具有式(I)所示結構的光酸產生劑化合物：[A-(CHR1)p]k-(L)-(CH2)m-(C(R2)2)n-SO3-Z+?(I)，其中A是任選地包含O、S、N、F或包含上述至少一種的組合的取代或未取代的單環、多環或稠合多環的C5或者更大的脂環族基團，R1是H、單鍵、或取代或未取代的C1-30烷基，其中當R1是單鍵時，R1是以共價鍵的方式與A的一個碳原子鍵合，每個R2獨立地是H、F、或C1-4氟烷基，其中至少一個R2不是氫，L是包括磺酸鹽/酯基團、磺酰胺基團、或C1-30的含有磺酸鹽/酯或磺酰胺基團的連接基團，Z是有機或無機陽離子，p是0到10的整數，k是1或2，m是0或更大的整數，n是1或更大的整數。本發明專利技術還公開了光酸產生劑的前體化合物、包含所述光酸產生劑的光刻膠組合物，和涂覆有所述光刻膠組合物的基材。
【技術實現步驟摘要】
光酸產生劑及包含該光酸產生劑的光刻膠相關申請的交叉引用該申請主張2011年9月30日提出的美國臨時專利申請61/541，764的權益，其全部內容通過弓I用納入參考。
技術介紹
為了制備愈來愈小的邏輯和存儲晶體管，先進的光刻エ藝例如193nm浸潰光刻已被開發用來在縮微光刻方法中獲得高質量的以及較小的特征尺寸。重要的是在縮微光刻方法中用到的成像光刻膠中實現小的臨界尺寸(CD)，同時對于光刻膠提供最低限度的線邊緣粗糙度(LER)和線寬度粗糙(LWR)，而仍然保持良好的過程控制容限，例如高的曝光寬容度(EL)和寬的聚焦深度(DOF)。為了滿足高分辨率光刻所需的光刻膠材料的挑戰，具有可控制的酸擴散性和改進的與聚合物的溶混性的特制光酸產生劑(PAG)是非常重要的。已經發現PAG陰離子的結構通過影響光酸產生劑與其它光刻膠組分之間的相互作用，在光刻膠總體性能中扮演了重要角色。這些相互作用影響到光產生酸的擴散特性。因此PAG結構和尺寸可影響PAG在光刻膠膜中的均勻分布。在光刻膠膜中PAG沒有均勻分布的地方，成像的光刻膠可以顯示出例如T-頂部缺陷、底部組織和缺ロ /凹陷的缺陷。雖然在現有技術中已經發現用于配制光刻膠的各種光酸產生劑(PAG)，比如公開在美國的專利號7，304，175中的，但仍然需要一種用于光刻膠組合物的包括具有更大擴散控制性和例如光刻膠輪廓的伴隨性能的光刻膠。
技術實現思路
根據本專利技術的能夠克服現有技術中ー種或多種上述和其它不足的光酸產生劑，如式⑴所示:[A-(CHR1)1Jk-(L)-(CH2)m-(C(R2)2)n-SO3-Z+ (I)其中A是取代的或未取代的單環、多環、或者稠合多環C5或者更大的脂環族基，R1是H、單鍵、或者取代的或未取代的C1,的烷基，其中當R1是單鍵吋，R1是以共價鍵方式連接到A的ー個碳原子上，每個R2獨立地是H、F、或者Cy的氟烷基，其中至少ー個R2不是氫，L是包括磺酸鹽/酯基團、磺酰胺基團、或C1,的含有磺酸鹽/酷或含有磺酰胺的基團的連接基團，Z是有機或者無機陽離子，P是0到10的整數，k是I或者2，m是0或者更大的整數，并且n是I或者更大的整數。還公開了下式所示的化合物: M+-O-SO2- (C (R2) 2) n- (CH2) m-x其中每個R2獨立地是H，FAh氟烷基，其中至少ー個R2不是氫，X是包括鹵素、磺酸鹽/酷、或羧酸鹽/酷的官能團，M+是有機或無機陽離子，m是0或更大的整數，n是I或者更大的整數。光刻膠組合物包括酸敏性 聚合物，和上述式(I)的光酸產生劑化合物。涂敷的基材進一歩地包括(a)基材，其表面上具有一個或多個用來形成圖案的層；和(b)在上述一個或多個用來形成圖案的層之上的包含光酸產生劑化合物的光刻膠組合物層。詳細說明本專利技術中公開的是ー種新型的光酸產生劑化合物，其具有通過磺酸鹽和大體積的基團相連接的磺酸鹽/酯或磺酰胺連接基團。所述光酸產生劑包含包括例如籠狀烷基基團的脂環族結構的大體積基團。這種基團的示例包括金剛烷結構、降冰片烷結構、稠合多環內酷、和其它此類結構。脂環族基團與氟化磺酸鹽/酷基團通過包括磺酸鹽/酯或者磺酰胺基團的連接基團相連。所述光酸產生劑提供改進的酸擴散的控制和光刻膠組合物中與光刻膠聚合物的溶混性。例如掩模誤差因子(MEF)和曝光寬容度(EL)的性能的提升是通過使用磺酸鹽/酯和磺酰胺連接的PAG獲得的。本專利技術中公開的所述光酸產生劑包括式(I)所示的那些:[A-(CHR1)1Jk-(L)-(CH2)m-(C(R2)2)n-SO3-Z+ (I)其中A是取代的或未取代的、單環、多環、或稠合多環C5或者更大的脂環族基團。在本專利技術中，“取代”指的是包括取代基，例如鹵素(即，F、Cl、Br、I)、羥基、氨基、硫醇、羧基、竣酸鹽/酷、酸胺、臆、硫醇、硫化物、~■硫化物、硝基、C1^0燒基、C1,燒氧基、C6_1(l芳基、C6,芳氧基、C7,烷基芳基、c7_10烷基芳氧基、或包括上述至少ー種的組合。可以理解的是除非另作說明或者此類取代將顯著不利地影響最后結構所述期望的性能，對于本專利技術公開的結構式的任何基團或者結構都可以如此取代。同時本專利技術使用的詞頭“鹵素”的含義是包括任何鹵素或者它們(F、Cl、Br、I)的組合的基團。優選的鹵素是氟。任選地，A進ー步地含有包括0、S、N、F的雜原子，或者至少ー種前述雜原子的組合。例如，當A含有氧，所述A的結構可以包含醚或者內酯部分，或者當A含有硫、所述A的結構可以包括磺內酯或者磺酸鹽/酷或者磺內酰胺(sulfam)部分。優選地，A為稠環的C5_5(l多環脂肪族基團，或者具有所有碳在ー個環中的結構，或者具有內部的內酯或磺酸鹽/酷(磺內酷)部分。優選地，A是稠環的C8_35多環脂肪族基團。此類基團的例子包括金剛烷結構，例如1-或2-取代的金剛烷基，和1-或2-取代的羥基金剛燒基，降冰片稀內橋內酷或橫內酷，和其它含有C6_1(l多環內酷或含橫內酷的基團。同樣在式(I)中，R1是H，單鍵、或者取代或者未取代的C1,烷基，其中當R1是單鍵時，R1通過共價鍵方式和A的碳原子鍵合。每個R2獨立地是H、F、或Q_4的氟烷基，其中至少ー個R2不是氫。進ー步在式(I)中，L是包含式-O-S(O)2-所示的磺酸鹽/酯基團的、磺酰胺基團的、或C1,的含有磺酸鹽/酯或磺酰胺基團的連接基團。所述磺酰胺基團優選具有-N-(R3)-S(O)2-結構，其中R3為H、烷基、芳基、或者芳烷基。因此，L可以是，例如，単獨的磺酸鹽/酷或者磺酰胺基團，或者C1,的含有磺酸鹽/酷或者磺酰胺連接基團。L可進一步任選地含有雜原子，包括O、S、N、F，或者包括至少ー種上述雜原子的組合。Z是有機或無機陽離子。本專利技術中使用的“有機陽離子”包括任何陽離子中心用碳取代的陽離子，其包括銨鹽 、鱗鹽、碘鎗鹽、锍鹽、碳鎗鹽、氧鎗鹽、有機過渡金屬鹽(例如，碳取代鐵、鎳、鈷、錳、鈦、銅、鑰、鋅等鹽)，或者有機主族金屬鹽(例如，碳取代鋁、錫、鎵、銻等鹽)。優選的有機陽離子包括鎗陽離子。優選的鎗陽離子包括碘鎗或锍陽離子。同樣本專利技術中使用的“無機陽離子”的含義為任何不基于碳的陽離子，例如堿金屬陽離子(L1、Na、K、Rb、Cs),堿土金屬陽離子(Ca、Ba、Sr),過渡金屬陽離子和配合物,和氮、磷、和硫的非有機陽離子。進ー步在式⑴中，p是0到10的整數，k是I或2，m是0或更大的整數，n各自獨立地是I或更大的整數。優選的，m和n各自獨立地是從I到10的整數。優選的，所述光酸產生劑包括式(II a)或(II b)所示的化合物:A-(CHR1)p-O-SO2-(CH2)n1-(C(R2)2)n-SO3-Z+ (IIa)A-(CHR1)p-SO2-O-(CH2)n1-(C(R2)2)n-SO3-Z+ (IIb)其中A, R1, R2, p, m, n和Z的定義同結構式⑴中所定義的相同。優選的，在式(II a)和(II b)中，R1是H，或取代的或未取代的烷基，每個R2各自獨立地為H或F，其中·至少與磺酸鹽/酷最近的兩個R2基團為氟，p是0或l，m和n獨立地為I到4的整數，Z是碘鎗或锍陽離子。同樣優選的，光酸生成劑化合物包括式(IIIa)或(IIIb)所示的化合物:A-(CHR1)p-N(R3)-SO本文檔來自技高網...
【技術保護點】
一種式(I)所示的化合物：[A?(CHR1)p]k?(L)?(CH2)m?(C(R2)2)n?SO3?Z+????(I)其中A是任選地包含O、S、N、F、或包含上述至少一種的組合的取代或未取代的單環、多環、稠合多環C5或者更大的脂環族基團，R1是H、單鍵、或取代或未取代的C1?30的烷基，其中當R1是單鍵時，R1是以共價鍵方式與A的一個碳原子鍵合，每個R2各自獨立地是H、F、或C1?4氟烷基，其中至少一個R2不是氫，L是包括磺酸鹽/酯基團、磺酰胺基團、或C1?30的含有磺酸鹽/酯或磺酰胺基團的連接基團，Z是有機或無機陽離子，和p是0到10的整數，k是1或2，m是0或更大的整數，n是1或更大的整數。
【技術特征摘要】
2011.09.30 US 61/541,7641.一種式(I)所示的化合物: [A- (CHR1) p] k- (L) - (CH2) m- (C (R2) 2) n-S03_Z+ (I) 其中 A是任選地包含O、S、N、F、或包含上述至少ー種的組合的取代或未取代的單環、多環、稠合多環C5或者更大的脂環族基團， R1是H、單鍵、或取代或未取代的C1,的烷基，其中當R1是單鍵吋，R1是以共價鍵方式與A的ー個碳原子鍵合， 每個R2各自獨立地是H、F、或Cy氟烷基，其中至少ー個R2不是氫， L是包括磺酸鹽/酯基團、磺酰胺基團、或C1,的含有磺酸鹽/酯或磺酰胺基團的連接基團， Z是有機或無機陽離子，和 P是O到10的整數，k是I或2，m是0或更大的整數，n是I或更大的整數。2.權利要求1所述的化合物，如式(IIa)或(II b)所示:A- (CHR1) P-O-SO2- (CH2) m- (C (R2) 2) n-S03_Z+ (IIa)A- (CHR1) p-S02-0- (CH2) m- (C (R2) 2) n-S03_Z+ (IIb) 其中A, R1, R2, p, m, n和Z的定義與式(I)中的定義相同。3.權利要求1所述的化合物，如式(IIIa)或(IIIb)所示: A- (CHR...
【專利技術屬性】
技術研發人員：E·阿恰達，CB·徐，李明琦，山田晉太郎，W·威廉姆斯三世，
申請(專利權)人：羅門哈斯電子材料有限公司，
類型：發明
國別省市：
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