[发明专利]含有氟代醇的分子光致抗蚀剂材料及其使用方法

说明书

发明领域

本发明涉及分子玻璃光致抗蚀剂。

发明背景

随着最小临界尺寸持续缩小至小于50nm，要同时满足临界性能标准、敏感性、分辨率及线边粗糙度(line edge roughness，LER)的困难增加。在一般使用于化学放大光致抗蚀剂的聚合物大小开始影响这些尺寸的性能。例如，可以相信的是线边粗糙度的大小直接与光致抗蚀剂中基本聚合物的分子量相关，因此，一些基于低分子量聚合物或非聚合物的光致抗蚀剂已经被提出以解决这些先进的设计规则所需要的性能问题。

分子玻璃抗蚀剂已得到关注，可作为下一代抗蚀剂材料有潜力的候选者。尽管其尺寸不太大，这种被称为“分子玻璃”(molecular glasses，MG)的小分子具有抑制结晶和显示相对高的玻璃化转变温度(Tg)的结构特征。MG结合小分子的特性，如高纯度以及完善界定的结构，与对聚合物有益的方面，如高热稳定性及薄膜形成特性。由于缩小基本影像单元的“像素”尺寸的可能性，预期1至2nm的小分子尺寸可促进高分辨率图像。

该新型的抗蚀剂材料显示分辨率、灵敏度及LER的发展，然而，虽然MG提供在分子大小上聚合性抗蚀剂的潜在优势，在合成及处理这些材料仍有许多挑战。这些材料其中最主要之一问题为在铸模溶剂中的溶解度相当差，而妨碍形成质量好的膜。另一挑战为合成单分散性材料的能力。在之前公布的系统中，分子玻璃抗蚀剂由具有以酸不稳定保护基团的平均数官能化的核心结构的基体构成，这些抗蚀剂材料具有保护基团分布。利用基于色谱法的纯化方法来得到单分散性单元，与分散性基质相比，其显示出较好的性能。为了得到显示出改良性能的单分散性材料，需要非常冗长的合成及纯化方法。另一个问题是由于其高溶解率，数个MG系统需要稀释的显影剂，也因此与传统显影剂0.26N氢氧化四甲基铵(TMAH)不相容。

因此，为了促进此抗蚀剂平台，需要发展单分散性、在铸模溶剂中易于溶解、与0.26N氢氧化四甲基铵(TMAH)显影剂兼容且易于合成的分子玻璃材料。

发明内容

在此揭示一种酚醛分子玻璃，其具有至少一种含氟代醇的单元，一种光致抗蚀剂组合物，其包含该具有至少一种含氟代醇的单元的酚醛分子玻璃和光酸产生剂，以及在基质上产生抗蚀剂影像的方法。

因此，从第一方面来看，本发明提供一种具有至少一种含氟代醇的单元的酚醛分子玻璃。

该酚醛分子玻璃优选为杯芳烃，优选结构式(I)的间苯二酚杯[4]芳烃：

其中R’包含至少一种含氟代醇的单元，R独立地选自氢和酸不稳定官能团。

X和Y结构部分可为相同或不同，且优选选自氢、烷基、链烯基、炔基、烷氧基、芳基、芳烷基、烷芳基、卤素、氰基、硝基和羧基。

优选地，该酚醛分子玻璃包含至少一种结构式(II)的含氟代醇的单元：

其中R¹为线性或支化的亚烷基、取代或未取代的脂环基、取代或未取代的亚芳基、取代或未取代的杂亚芳基、取代或未取代的杂环基；R²及R³各自独立地为氟化烷基。

优选地，在酚醛分子玻璃中，R为酸不稳定官能团，其具有结构式(III)：

其中m为0至4，n为0或1，且R⁴为CR⁵R⁶R⁷或SiR⁸R⁹R¹⁰，其中R⁵、R⁶和R⁷独立地为氢、烷基、烷氧基、芳基或芳氧基，或者键合形成环烷基、环氧烷基环，且R⁸、R⁹和R¹⁰各自为烷基取代基。

优选地，在酚醛分子玻璃中，R为氢。

本发明的第二方面提供一种光致抗蚀剂组合物，其包含具有第一方面的至少一种含氟代醇的单元的酚醛分子玻璃和光酸产生剂。

优选地，在光致抗蚀剂组合物中，R为氢，且所述光致抗蚀剂组合物进一步包含交联剂。

优选地，光致抗蚀剂组合物进一步包含颜料、敏化剂、防腐剂、酸扩散控制剂、粘合增进剂、涂布助剂、增塑剂、表面改性剂和/或溶解抑制剂。

本发明的第三方面提供一种在基质上产生防蚀影像的方法，其包括：