[发明专利]胆酸酯光酸发生剂和包含该发生剂的光致抗蚀剂

说明书

本发明专利申请是申请号为201010625251.0，申请日为2010年12月10日，名称为“胆酸酯光酸发生剂和包含该发生剂的光致抗蚀剂”的发明专利申请的分案申请。

技术领域

本发明涉及一种新的包含胆酸酯(cholate)部分(moiety)的光酸发生剂化合物(PAG)，以及包含上述PAG化合物的光致抗蚀剂组合物。

背景技术

光致抗蚀剂是将图像转移至基底的光敏感性薄膜。它们形成负像或正像。将光致抗蚀剂涂覆在基底上之后，透过有图案的光掩模，激发能量源例如紫外光使涂层曝光，在光致抗蚀剂涂层上形成一种潜像。光掩模具有对激发辐射不透明和透明的区域，能够使得想要的图像转移到下一层的基底上。

已知的光致抗蚀剂对于许多现有的商业用途来说，能够提供充足的分辨率和尺寸。但是为了实现许多其他的用途，新的光致抗蚀剂需要能够在亚微米尺寸上提供高分辨图像。

已经有很多改变已有光致抗蚀剂组合物，来改善其功能性特性的尝试。其中，还有很多光活性的化合物被报道用于光致抗蚀剂组分。例如，美国专利6664022和6849374，以及美国专利公开2009/0061358。

发明内容

一方面，我们现在提供一种包含一个胆酸盐部分的新光酸发生剂(photoacid generator)化合物(PAG)，用于正激发或负激发的光致抗蚀剂组合物。优选的PAG是一种离子化合物，特别是锍类化合物(sulfonium compound)。以锍类化合物为例，优选胆酸酯基团是PAG中的阴离子部分。例如，在特别优选的方面，胆酸酯基团是氟代的磺酸盐(sulfonate)阴离子化合物的部分，具体的，这个阴离子化合物具有一个如下所述的伸展的饱和的连接基团。

本文中出现的术语“胆酸酯”包含甾体(steroid)结构，一般来说包括具有甾体结构的C20－50烃基。甾体结构是公知的，其优选可包含稠合在一起的、由下述通式表示的三个六元环和五元环：

本发明特别优选的PAG可以包括如下通式(I)和(II)：

在通式(I)和(II)中：

M⁺代表有机鎓盐，具体方面M⁺是三取代的锍阳离子或二取代的碘鎓阳离子。

R₁代表甾体结构；

m是0到10的整数，优选正整数如至少1，2，3或4；

n是相应的正整数1，2，3或4，更典型的是1或2。M⁺优选具有光活性。

如上文所述，在一个优选的实施例中，本发明的PAG包含磺酸盐阴离子片段(component)，其中具有至少四个饱和非环原子的链处于(i)磺酸部分(SO₃^-)和(ii)(a)非饱和部分(如苯基或其它羧基芳基)，酮(羰基)，酯等或(b)脂肪环基团，如环己基等之间。典型的阴离子片段包括如下结构：R(CH₂)n(CF₂)mSO₃^-其中n和m的和至少是4，R不是饱和非环状基团(例如，R可以是酯，苯基，环己基等)。

我们还发现上述饱和的链可以显著增加PAG化合物在典型光致抗蚀剂溶剂如乳酸乙酯，丙二醇甲醚醋酸酯等中的溶解性。

具体实施方式

优选的，本发明的PAG可以用于正激发(positive acting)或负激发(negative acting)的化学放大光致抗蚀剂，例如负激发的抗蚀剂组合物可以参与光酸促进的交联反应致使抗蚀剂涂层的曝光区域在显影剂的溶解度低于非曝光区域；正激发的抗蚀剂组合物可以参与光酸促进的一种或多种组合物组分的酸不稳定基团的去保护反应致使抗蚀剂涂层的曝光区域在水溶液显影剂的溶解度好于非曝光区域。包含共价连接在酯的羧基氧上的叔非环烷基碳或叔脂肪环碳的酯基团是优选的用于本发明光致抗蚀剂的树脂中的光酸－不稳定基团。缩醛(acetal)基团也是合适的光酸－不稳定基团。

本发明光致抗蚀剂的优选成像波长包括小于300nm的波长，例如248nm，以及小于200nm波长，例如193nm，以及EUV。

更优选的，本发明光致抗蚀剂包括成像有效剂量的本文所述的一种或多种PAG，以及选自如下组的树脂：