[发明专利]柔性长链多鎓盐光致产酸剂、其制备方法和光刻胶组合物

说明书

本发明公开了一种柔性长链多鎓盐光致产酸剂、其制备方法和光刻胶组合物，柔性长链多鎓盐光致产酸剂具有如下结构通式（I）或（II）：(I)(II)式中，A为I、S中的一种或两种；X为含链长为1～20个原子的链状基团；n_a为2或3；R为H、Cl、Br、I、或碳原子数在1～20的烷基或烷氧基的一种或多种，R在苯环上的取代数为1～5。本发明在一个光敏剂分子内，通过延长碳链连接多个鎓盐结构单元，能使光敏剂更好地溶解在光刻胶溶液内，使之均匀分布；分子内含有多个硫鎓盐提高了单位产酸效率；含氟磺酸的阴离子具有足够的酸性，可以和树脂发生化学放大反应；而长链的结构能在一定区域内增加光酸的浓度，又能在一定程度上控制酸扩散的范围。

技术领域

本发明涉及一种光致产酸剂及其制备方法，具体涉及一种柔性长链多鎓盐光致产酸剂及其制备方法。

背景技术

光刻胶的三个重要参数包括分辨率、灵敏度、线宽粗糙度，它们决定了光刻胶在芯片制造时的工艺窗口。随着半导体芯片性能不断提升，集成电路的集成度呈指数型增加，集成电路中的图形不断缩小。为了制作更小尺寸的图形，必须提高上述三个光刻胶的性能指标。根据瑞利方程式，在光刻工艺中使用短波长的光源可以提高光刻胶的分辨率。光刻工艺的光源波长从365nm（I-线）发展到248nm（KrF）、193nm（ArF）、13nm（EUV）。为提高光刻胶的灵敏度，目前主流的 KrF、ArF、EUV光刻胶采用了化学放大型光敏树脂。由此，与化学放大型光明树脂相配套的光敏剂（光致产酸剂）被广泛应用在高端光刻胶中。

研究表明，在化学放大型光刻胶曝光之后，控制光酸扩散是提高分辨率和减少线宽粗糙度的重要手段。在光刻胶配方中，光致产酸剂的用量都比较少，一般在树脂用量的5%以内。由于光酸本身的结构和树脂的结构相差较大，如何让光酸均匀分布在光刻胶薄膜内，是光酸结构设计时需要考虑到的问题。

随着光刻胶树脂从酚醛树脂体系逐渐转移到丙烯酸树脂体系，如何获得一个酸性适当，产酸效率高的光致产酸剂也成为一个新的难题。现有的光致产酸剂一般为小分子的碘鎓盐或硫鎓盐，如二苯基碘鎓六氟磷酸盐、三苯基硫鎓全氟丁基磺酸盐等，它们无法应用在新研制的光刻胶树脂中。因此，开发一种具备高产酸效率、溶解性好和具有良好的酸扩散效率的光致产酸剂是光刻胶研究的重点。

发明内容

本发明的发明目的是提供一种柔性长链多鎓盐光致产酸剂，以适用于新的光刻胶的研制应用；本发明的另一发明目的是提供这种柔性长链多鎓盐光致产酸剂的制备方法。

为达到上述发明目的，本发明采用的技术方案是：一种柔性长链多鎓盐光致产酸剂，具有如下结构通式（I）或（II）：

(I)

(II)

该化合物中具有多个鎓盐阳离子和一个具长链结构的含氟磺酸阴离子；

A为I、S中的一种或两种；

n_a为2或3；

R为H、Cl、Br、I、或碳原子数在1～20的烷基或烷氧基的一种或多种，R在苯环上的取代数为1～5；

X中含有链状基团，X的结构通式表达为 、、、、或，其中n为链长，链长为1～20个原子。

本发明的柔性长链多鎓盐光致产酸剂，化合物分子由2个阳离子基团和1个阴离子基团构成。

所述鎓盐阳离子结构通式为（III）或（IV）：

（III）、 （IV）

其中，R为氢、甲基、乙基、丙基、异丙基、正丁基、异丁基、叔丁基、甲氧基、乙氧基、丙氧基、异丙氧基、正丁氧基、异丁氧基或叔丁氧基、氟、氯、溴、碘中的一种或多种。

鎓盐阳离子基团优选为：