[发明专利]光酸产生剂及包含该光酸产生剂的光刻胶

说明书

本申请是申请人罗门哈斯电子材料有限公司提交的申请日为2012年9月28日、申请号为201210520596.9的发明专利申请“光酸产生剂及包含该光酸产生剂的光刻胶”的分案。

相关申请的交叉引用

该申请主张2011年9月30日提出的美国临时专利申请61/541,764的权益，其全部内容通过引用纳入参考。

发明背景

为了制备愈来愈小的逻辑和存储晶体管，先进的光刻工艺例如193nm浸渍光刻已被开发用来在缩微光刻方法中获得高质量的以及较小的特征尺寸。重要的是在缩微光刻方法中用到的成像光刻胶中实现小的临界尺寸(CD)，同时对于光刻胶提供最低限度的线边缘粗糙度(LER)和线宽度粗糙(LWR),而仍然保持良好的过程控制容限，例如高的曝光宽容度(EL)和宽的聚焦深度(DOF)。

为了满足高分辨率光刻所需的光刻胶材料的挑战，具有可控制的酸扩散性和改进的与聚合物的溶混性的特制光酸产生剂(PAG)是非常重要的。已经发现PAG阴离子的结构通过影响光酸产生剂与其它光刻胶组分之间的相互作用，在光刻胶总体性能中扮演了重要角色。这些相互作用影响到光产生酸的扩散特性。因此PAG结构和尺寸可影响PAG在光刻胶膜中的均匀分布。在光刻胶膜中PAG没有均匀分布的地方，成像的光刻胶可以显示出例如T-顶部缺陷、底部组织和缺口/凹陷的缺陷。

虽然在现有技术中已经发现用于配制光刻胶的各种光酸产生剂(PAG)，比如公开在美国的专利号7,304,175中的，但仍然需要一种用于光刻胶组合物的包括具有更大扩散控制性和例如光刻胶轮廓的伴随性能的光刻胶。

发明内容

根据本发明的能够克服现有技术中一种或多种上述和其它不足的光酸产生剂，如式(I)所示：

[A-(CHR¹)_p]_k–(L)-(CH₂)_m-(C(R²)₂)_n-SO₃^-Z⁺(I)

其中A是取代的或未取代的单环、多环、或者稠合多环C₅或者更大的脂环族基，R¹是H、单键、或者取代的或未取代的C_1-30的烷基，其中当R¹是单键时，R¹是以共价键方式连接到A的一个碳原子上，每个R²独立地是H、F、或者C_1-4的氟烷基，其中至少一个R²不是氢，L是包括磺酸盐/酯基团、磺酰胺基团、或C_1-30的含有磺酸盐/酯或含有磺酰胺的基团的连接基团，Z是有机或者无机阳离子，p是0到10的整数，k是1或者2，m是0或者更大的整数，并且n是1或者更大的整数。

还公开了下式所示的化合物：

M^+-O-SO₂-(C(R²)₂)_n-(CH₂)_m-X

其中每个R²独立地是H，F，C_1-4氟烷基，其中至少一个R²不是氢，X是包括卤素、磺酸盐/酯、或羧酸盐/酯的官能团，M⁺是有机或无机阳离子，m是0或更大的整数，n是1或者更大的整数。

光刻胶组合物包括酸敏性聚合物，和上述式(I)的光酸产生剂化合物。

涂敷的基材进一步地包括(a)基材，其表面上具有一个或多个用来形成图案的层；和(b)在上述一个或多个用来形成图案的层之上的包含光酸产生剂化合物的光刻胶组合物层。

详细说明

本发明中公开的是一种新型的光酸产生剂化合物，其具有通过磺酸盐和大体积的基团相连接的磺酸盐/酯或磺酰胺连接基团。所述光酸产生剂包含包括例如笼状烷基基团的脂环族结构的大体积基团。这种基团的示例包括金刚烷结构、降冰片烷结构、稠合多环内酯、和其它此类结构。脂环族基团与氟化磺酸盐/酯基团通过包括磺酸盐/酯或者磺酰胺基团的连接基团相连。

所述光酸产生剂提供改进的酸扩散的控制和光刻胶组合物中与光刻胶聚合物的溶混性。例如掩模误差因子(MEF)和曝光宽容度(EL)的性能的提升是通过使用磺酸盐/酯和磺酰胺连接的PAG获得的。