于抗蝕劑應(yīng)用中作為光酸生成劑的磺酸衍生化合物制造技術(shù)

本發(fā)明專利技術(shù)提供新穎光酸生成劑化合物。還提供包括所述新穎光酸生成劑化合物的光致抗蝕劑組合物。本發(fā)明專利技術(shù)進(jìn)一步提供制造及使用本文所揭示的光酸生成劑化合物及光致抗蝕劑組合物的方法。所述化合物及組合物在用于多種微制造應(yīng)用的化學(xué)增幅型抗蝕劑組合物中用作光敏性組分。

Sulfonic acid derivative compounds used as photoresist in resist applications

The present invention provides novel light acid forming agent compounds. Photoresist compositions comprising the novel photochromic acid generator compound are also provided. The present invention further provides methods for making and using the light acid generator compounds and photoresist compositions disclosed herein. The compounds and compositions are used as photosensitive components in chemically amplified resist compositions for a variety of micro fabrication applications.

【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
【國(guó)外來(lái)華專利技術(shù)】于抗蝕劑應(yīng)用中作為光酸生成劑的磺酸衍生化合物
本專利技術(shù)涉及新穎光酸生成劑化合物(“PAG”)及包含此類PAG化合物的光致抗蝕劑組合物。具體說(shuō)來(lái)，本專利技術(shù)的PAG化合物在有機(jī)溶劑中具有極佳溶解度并且在光刻工藝中展現(xiàn)比常規(guī)PAG化合物更高的敏感性及更佳的性能。
技術(shù)介紹
光致抗蝕劑是用于將圖像轉(zhuǎn)印至襯底的感光性膜。其形成負(fù)或正圖像。將光致抗蝕劑涂布于襯底上后，涂層經(jīng)由圖案化光掩模曝露于例如紫外光等激活能量源，以在光致抗蝕劑涂層中形成潛像。光掩模具有對(duì)激活輻射不透明及透明的區(qū)域，這些區(qū)域界定打算轉(zhuǎn)印至底層襯底的圖像。已證實(shí)化學(xué)增幅型光致抗蝕劑可用于在半導(dǎo)體制造中用以形成超微細(xì)圖案的工藝中達(dá)成高敏感性。通過(guò)將PAG與具有酸不穩(wěn)定結(jié)構(gòu)的聚合物基質(zhì)摻合來(lái)制備這些光致抗蝕劑。根據(jù)此類光致抗蝕劑的反應(yīng)機(jī)制，光酸生成劑在被光源照射時(shí)產(chǎn)生酸，并且在曝光或照射部分中的聚合物基質(zhì)的主鏈或分支鏈在所謂“曝光后烘烤”(PEB)中與產(chǎn)生的酸反應(yīng)并分解或交聯(lián)，使得聚合物的極性改變。此極性的改變引起在顯影溶液中被照射的曝光區(qū)域與未曝光區(qū)域之間的溶解度差異，藉此在襯底上形成遮罩的正或負(fù)圖像。酸擴(kuò)散不僅對(duì)于增加光致抗蝕劑敏感性及通過(guò)量很重要，而且對(duì)于限制因散粒噪聲統(tǒng)計(jì)所致的線邊緣粗糙度也很重要。在化學(xué)增幅型光致抗蝕劑中，成像所需的溶解度轉(zhuǎn)換化學(xué)物質(zhì)不是直接由曝光產(chǎn)生；而是曝光產(chǎn)生在后續(xù)PEB步驟期間促進(jìn)溶解度轉(zhuǎn)換化學(xué)反應(yīng)的穩(wěn)定催化物質(zhì)。術(shù)語(yǔ)“化學(xué)增幅”源于以下事實(shí)：每個(gè)以光化學(xué)方式產(chǎn)生的催化劑分子均可促進(jìn)許多溶解度轉(zhuǎn)換反應(yīng)事件。轉(zhuǎn)換反應(yīng)的表觀量子效率是催化劑生成的量子效率乘以平均催化鏈長(zhǎng)。初始曝光劑量通過(guò)一系列后續(xù)化學(xué)反應(yīng)事件而“擴(kuò)增”。催化劑的催化鏈長(zhǎng)可極長(zhǎng)(多達(dá)數(shù)百個(gè)反應(yīng)事件)，由此提供明顯曝光增幅。化學(xué)增幅的有利之處在于，其可大大提高抗蝕劑敏感性，但其并非沒(méi)有潛在缺點(diǎn)。舉例來(lái)說(shuō)，由于催化劑分子圍繞數(shù)百個(gè)反應(yīng)位點(diǎn)移動(dòng)，故對(duì)曝露于成像輻射的區(qū)域無(wú)必要的限制。抗蝕劑敏感性與成像保真性之間存在潛在權(quán)衡。舉例來(lái)說(shuō)，增幅型光致抗蝕劑經(jīng)由光掩模曝光，在曝光區(qū)域中產(chǎn)生酸催化劑。通過(guò)提高PEB中的晶片溫度以允許化學(xué)反應(yīng)發(fā)生，由此將第一步中產(chǎn)生的潛在性酸圖像轉(zhuǎn)化成可溶及不可溶區(qū)域的圖像。一些酸遷移出初始曝光區(qū)域引起“臨界尺寸偏誤”問(wèn)題。烘烤后，用溶劑使圖像顯影。顯影特征寬度可由于酸自曝光區(qū)域擴(kuò)散至未曝光區(qū)域中而大于標(biāo)稱遮罩尺寸。對(duì)于大部分增幅型抗蝕劑的歷史，此權(quán)衡極少被關(guān)注，因?yàn)橄鄬?duì)于印刷的特征大小，催化劑擴(kuò)散距離并不重要，但由于特征大小已減小，擴(kuò)散距離保持大致相同且催化劑擴(kuò)散已顯現(xiàn)為重要問(wèn)題。為產(chǎn)生改變聚合物溶解度的足夠酸，需要一定曝光時(shí)間。對(duì)于已知PAG分子，如N-羥基萘二甲酰亞胺三氟甲磺酸酯(“NIT”)，此曝光時(shí)間相當(dāng)長(zhǎng)(歸因于其在365nm或更長(zhǎng)波長(zhǎng)下的低吸收)。然而，提高此類PAG的濃度將不會(huì)產(chǎn)生較快曝光時(shí)間，因?yàn)镻AG的溶解度為限制因素。另一可能性是增加敏化劑，所述敏化劑吸收光并將能量轉(zhuǎn)移至PAG，接著其將釋放酸。然而，此類敏化劑必須以相當(dāng)高濃度使用以便能夠?qū)⒛芰哭D(zhuǎn)移至緊密鄰近的PAG。在此類高濃度下，敏化劑常具有過(guò)高的吸收且對(duì)顯影后抗蝕劑輪廓的形狀具有負(fù)面影響。因此，在此項(xiàng)技術(shù)中需要展現(xiàn)較佳溶解度的PAG，這意味著將較多活性分子賦予至調(diào)配物中，其中相較于自現(xiàn)有技術(shù)已知的光致抗蝕劑組合物，包含這些化合物的光致抗蝕劑組合物對(duì)電磁輻射，尤其對(duì)波長(zhǎng)為200nm至500nm的電磁輻射具有高敏感性，同時(shí)允許產(chǎn)生具有較高分辨率的圖案化結(jié)構(gòu)。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
本專利技術(shù)通過(guò)提供由式(I)或式(II)表示的磺酸衍生化合物來(lái)滿足此需求：其中X為氧(O)或硫(S)原子；R1、R2、R3、R4及R5各自為氫(H)原子；R0選自由以下組成的群組：具有1至3的碳數(shù)的脂肪族基團(tuán)，其中一或多個(gè)氫原子可經(jīng)鹵素原子取代；具有2至18的碳數(shù)的脂肪族基團(tuán)，其包含至少一個(gè)選自由-S-、-C(＝O)-S-、-O-S(＝O)2-、-O-C(＝O)-O-、-C(＝O)-NH-、-C(＝O)-NRa-及-C(＝O)-NRaRb組成的群組的部分，其中Ra及Rb各自獨(dú)立地為具有1至10的碳數(shù)的脂肪族基團(tuán)，其可相同或不同并且可連接形成脂環(huán)基團(tuán)，并且其中脂肪族基團(tuán)任選包含至少一個(gè)鹵素原子；及由式(A)表示的基團(tuán)：-R11-Ar(A)，其中R11為單鍵或具有1至20的碳數(shù)的脂肪族基團(tuán)，其可包含至少一個(gè)選自由-O-、-S-、-C(＝O)-O-、-C(＝O)-S-、-O-S(＝O)2-、-O-C(＝O)-O-、-C(＝O)-NH-、-O-C(＝O)-NH-、-C(＝O)-NRa-及C(＝O)-NRa-組成的群組的部分，其中Ra如上文所定義，并且其中如果至少一個(gè)部分是多于一個(gè)，則其可由脂肪族基團(tuán)分隔；并且Ar為芳基或雜芳基，其中一或多個(gè)氫原子可經(jīng)鹵素原子、脂肪族基團(tuán)、鹵烷基、烷氧基、鹵烷氧基、烷硫基、雙烷基氨基、酰氧基、酰硫基、酰胺基、烷氧基羰基、烷基磺酰基、烷基亞磺酰基、脂環(huán)基、雜環(huán)基、芳基、烷芳基、氰基或硝基取代；由式(B)表示的基團(tuán)：其中R21及R22各自獨(dú)立地為具有1至5的碳數(shù)的脂肪族基團(tuán)；Y21為氧(O)原子；R23為具有1至10的碳數(shù)的脂肪族基團(tuán)；并且R24為具有1至18的碳數(shù)的脂肪族基團(tuán)，其包含至少一個(gè)選自由-O-、-S-、-C(＝O)-S-、-O-S(＝O)2-、-O-C(＝O)-O-、-C(＝O)-NH-、-O-C(＝O)-NH-、-C(＝O)-NRa-、-O-C(＝O)-NRa-及-C(＝O)-NRaRb組成的群組的部分，其中Ra及Rb如上文所定義，并且其中如果至少一個(gè)部分是多于一個(gè)，則其可由脂肪族基團(tuán)分隔；由式(C)表示的基團(tuán)：其中R31為具有2至18的碳數(shù)的脂肪族基團(tuán)，其可包含至少一個(gè)選自由-O-、-S-、-C(＝O)-S-、-O-S(＝O)2-、-O-C(＝O)-O-、-C(＝O)-NH-、-O-C(＝O)-NH-、-C(＝O)-NRa-及-O-C(＝O)-NRa-組成的群組的部分，其中Ra如上文所定義，并且其中如果至少一個(gè)部分是多于一個(gè)，則其可由脂肪族基團(tuán)分隔；Y31為氧(O)原子；R32為具有1至18的碳數(shù)的脂肪族基團(tuán)，其包含至少一個(gè)選自由-O-、-S-、-C(＝O)-O-、-C(＝O)-S-、-O-S(＝O)2-、-O-C(＝O)-O-、-C(＝O)-NH-、-O-C(＝O)-NH-、-C(＝O)-NRa-、-O-C(＝O)-NRa-及-C(＝O)-NRaRb組成的群組的部分，其中Ra及Rb如上文所定義，并且其中如果至少一個(gè)部分是多于一個(gè)，則其可由脂肪族基團(tuán)分隔；并且R6選自由以下組成的群組：具有1至18的碳數(shù)的脂肪族基團(tuán)，其可經(jīng)一或多個(gè)鹵素原子取代；具有3至18的碳數(shù)的脂肪族基團(tuán)，其包含至少一個(gè)選自由-O-、-S-、-C(＝O)-O-、-C(＝O)-S-、-O-S(＝O)2-、-O-C(＝O)-O-、-C(＝O)-NH-、-O-C(＝O)-NH-、-C(＝O)-NRa-、-O-C(＝O)-NRa-及-C(＝O)-NRaRb組成的群組的部分，其中Ra及Rb如上文所定義，其中脂肪族基團(tuán)任選包含至少一個(gè)鹵素原子；具有4至18的碳數(shù)的芳基或雜芳基，其中一或多個(gè)氫原子可經(jīng)鹵素原本文檔來(lái)自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
一種由式(I)或式(II)表示的磺酸衍生化合物，

【技術(shù)特征摘要】
【國(guó)外來(lái)華專利技術(shù)】2014.09.18 US 14/490,0561.一種由式(I)或式(II)表示的磺酸衍生化合物，其中X為氧(O)或硫(S)原子；R1、R2、R3、R4及R5各自為氫(H)原子；R0選自由以下組成的群組：具有1至3的碳數(shù)的脂肪族基團(tuán)，其中一或多個(gè)氫原子可經(jīng)鹵素原子取代；具有2至18的碳數(shù)的脂肪族基團(tuán)，其包含至少一個(gè)選自由-S-、-C(＝O)-S-、-O-S(＝O)2-、-O-C(＝O)-O-、-C(＝O)-NH-、-C(＝O)-NRa-及-C(＝O)-NRaRb組成的群組的部分，其中Ra及Rb各自獨(dú)立地為具有1至10的碳數(shù)的脂肪族基團(tuán)，其可相同或不同并且可連接形成脂環(huán)基團(tuán)，并且其中所述脂肪族基團(tuán)任選包含至少一個(gè)鹵素原子；及由式(A)表示的基團(tuán)：-R11-Ar(A)，其中R11為單鍵或具有1至20的碳數(shù)的脂肪族基團(tuán)，其可包含至少一個(gè)選自由-O-、-S-、-C(＝O)-O-、-C(＝O)-S-、-O-S(＝O)2-、-O-C(＝O)-O-、-C(＝O)-NH-、-O-C(＝O)-NH-、-C(＝O)-NRa-及C(＝O)-NRa-組成的群組的部分，其中Ra如上文所定義，并且其中如果所述至少一個(gè)部分是多于一個(gè)，則其可由脂肪族基團(tuán)分開(kāi)；并且Ar為芳基或雜芳基，其中一或多個(gè)氫原子可經(jīng)鹵素原子、脂肪族基團(tuán)、鹵烷基、烷氧基、鹵烷氧基、烷硫基、雙烷基氨基、酰氧基、酰硫基、酰胺基、烷氧基羰基、烷基磺酰基、烷基亞磺酰基、脂環(huán)基、雜環(huán)基、芳基、烷芳基、氰基或硝基取代；由式(B)表示的基團(tuán)：其中R21及R22各自獨(dú)立地為具有1至5的碳數(shù)的脂肪族基團(tuán)；Y21為氧(O)原子；R23為具有1至10的碳數(shù)的脂肪族基團(tuán)；并且R24為具有1至18的碳數(shù)的脂肪族基團(tuán)，其包含至少一個(gè)選自由-O-、-S-、-C(＝O)-S-、-O-S(＝O)2-、-O-C(＝O)-O-、-C(＝O)-NH-、-O-C(＝O)-NH-、-C(＝O)-NRa-、-O-C(＝O)-NRa-及-C(＝O)-NRaRb組成的群組的部分，其中Ra及Rb如上文所定義，并且其中如果所述至少一個(gè)部分是多于一個(gè)，則其可由脂肪族基團(tuán)分開(kāi)；由式(C)表示的基團(tuán)：其中R31為具有2至18的碳數(shù)的脂肪族基團(tuán)，其可包含至少一個(gè)選自由-O-、-S-、-C(＝O)-S-、-O-S(＝O)2-、-O-C(＝O)-O-、-C(＝O)-NH-、-O-C(＝O)-NH-、-C(＝O)-NRa-及-O-C(＝O)-NRa-組成的群組的部分，其中Ra如上文所定義，并且其中如果所述至少一個(gè)部分是多于一個(gè)，則其可由脂肪族基團(tuán)分開(kāi)；Y31為氧(O)原子；R32為具有1至18的碳數(shù)的脂肪族基團(tuán)，其包含至少一個(gè)選自由-O-、-S-、-C(＝O)-O-、-C(＝O)-S-、-O-S(＝O)2-、-O-C(＝O)-O-、-C(＝O)-NH-、-O-C(＝O)-NH-、-C(＝O)-NRa-、-O-C(＝O)-NRa-及-C(＝O)-NRaRb組成的群組的部分，其中Ra及Rb如上文所定義，并且其中如果所述至少一個(gè)部分是多于一個(gè)，則其可由脂肪族基團(tuán)分開(kāi)；并且R6選自由以下組成的群組：具有1至18的碳數(shù)的脂肪族基團(tuán)，其可經(jīng)一或多個(gè)鹵素原子取代；具有3至18的碳數(shù)的脂肪族基團(tuán)，其包含至少一個(gè)選自由-O-、-S-、-C(＝O)-O-、-C(＝O)-S-、-O-S(＝O)2-、-O-C(＝O)-O-、-C(＝O)-NH-、-O-C(＝O)-NH-、-C(＝O)-NRa-、-O-C(＝O)-NRa-及-C(＝O)-NRaRb組成的群組的部分，其中Ra及Rb如上文所定義，其中所述脂肪族基團(tuán)任選包含至少一個(gè)鹵素原子；具有4至18的碳數(shù)的芳基或雜芳基，其中一或多個(gè)氫原子可經(jīng)鹵素原子、脂肪族基團(tuán)、鹵烷基、烷氧基、鹵烷氧基、烷硫基、雙烷基氨基、酰氧基、酰硫基、酰胺基、烷氧基羰基、烷基磺酰基、烷基亞磺酰基、脂環(huán)基、雜環(huán)基、芳基、烷芳基、氰基或硝基取代；及具有4至18的碳數(shù)的芳烷基或雜芳烷基，其中所述芳基或雜芳基中的一或多個(gè)氫原子可經(jīng)鹵素原子、脂肪族基團(tuán)、鹵烷基、烷氧基、鹵烷氧基、烷硫基、雙烷基氨基、酰氧基、酰硫基、酰胺基、烷氧基羰基、烷基磺酰基、烷基亞磺酰基、脂環(huán)基、雜環(huán)基、芳基、烷芳基、氰基或硝基取代。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的磺酸衍生化合物，其中式(I)及(II)中的R0為具有1至3個(gè)碳原子的脂肪族基團(tuán)。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的磺酸衍生化合物，其中R0選自由甲基、丙基、異丙基、烯丙基、炔丙基、環(huán)丙基、丙烯基、丙炔基、乙烯基及乙炔基組成的群組。4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的磺酸衍生化合物，其中R6為具有1至18的碳數(shù)的脂肪族基團(tuán)，其可經(jīng)一或多個(gè)鹵素原子取代。5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的磺酸衍生化合物，其中R6為具有1至6的碳數(shù)的脂肪族基團(tuán)。6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的磺酸衍生化合物，其選自由以下組成的群組：7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的磺酸衍生化合物，其中R0為具有2至18的碳數(shù)的脂肪族基團(tuán)，其包含至少一個(gè)選自由-S-、-C(＝O)-S-、-O-S(＝O)2-、-O-C(＝O)-O...

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：張永強(qiáng)，R·B·夏爾馬，R·斯塔克，D·格林，R·古普塔，J·D·佛格萊，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：賀利氏貴金屬北美代頓有限責(zé)任公司，
類型：發(fā)明
國(guó)別省市：美國(guó),US