CN101435995A - 光敏化合物和包含该光敏化合物的光致抗蚀剂组合物 - Google Patents

光敏化合物和包含该光敏化合物的光致抗蚀剂组合物 Download PDF

Info

Publication number
CN101435995A
CN101435995A CNA2008101718292A CN200810171829A CN101435995A CN 101435995 A CN101435995 A CN 101435995A CN A2008101718292 A CNA2008101718292 A CN A2008101718292A CN 200810171829 A CN200810171829 A CN 200810171829A CN 101435995 A CN101435995 A CN 101435995A
Authority
CN
China
Prior art keywords
light
photo
sensitive compound
compound
group
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CNA2008101718292A
Other languages
English (en)
Other versions
CN101435995B (zh
Inventor
金政佑
金德倍
金宰贤
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Dongjin Semichem Co Ltd
Original Assignee
Dongjin Semichem Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Dongjin Semichem Co Ltd filed Critical Dongjin Semichem Co Ltd
Publication of CN101435995A publication Critical patent/CN101435995A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN101435995B publication Critical patent/CN101435995B/zh
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03F—PHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
    • G03F7/00—Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
    • G03F7/004—Photosensitive materials
    • G03F7/0045—Photosensitive materials with organic non-macromolecular light-sensitive compounds not otherwise provided for, e.g. dissolution inhibitors
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C07—ORGANIC CHEMISTRY
    • C07C—ACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
    • C07C69/00—Esters of carboxylic acids; Esters of carbonic or haloformic acids
    • C07C69/76—Esters of carboxylic acids having a carboxyl group bound to a carbon atom of a six-membered aromatic ring
    • C07C69/94—Esters of carboxylic acids having a carboxyl group bound to a carbon atom of a six-membered aromatic ring of polycyclic hydroxy carboxylic acids, the hydroxy groups and the carboxyl groups of which are bound to carbon atoms of six-membered aromatic rings
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08G—MACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
    • C08G65/00—Macromolecular compounds obtained by reactions forming an ether link in the main chain of the macromolecule
    • C08G65/02—Macromolecular compounds obtained by reactions forming an ether link in the main chain of the macromolecule from cyclic ethers by opening of the heterocyclic ring
    • C08G65/32—Polymers modified by chemical after-treatment
    • C08G65/329—Polymers modified by chemical after-treatment with organic compounds
    • C08G65/331—Polymers modified by chemical after-treatment with organic compounds containing oxygen
    • C08G65/3311—Polymers modified by chemical after-treatment with organic compounds containing oxygen containing a hydroxy group
    • C08G65/3314—Polymers modified by chemical after-treatment with organic compounds containing oxygen containing a hydroxy group cyclic
    • C08G65/3315—Polymers modified by chemical after-treatment with organic compounds containing oxygen containing a hydroxy group cyclic aromatic
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08G—MACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
    • C08G65/00—Macromolecular compounds obtained by reactions forming an ether link in the main chain of the macromolecule
    • C08G65/02—Macromolecular compounds obtained by reactions forming an ether link in the main chain of the macromolecule from cyclic ethers by opening of the heterocyclic ring
    • C08G65/32—Polymers modified by chemical after-treatment
    • C08G65/329—Polymers modified by chemical after-treatment with organic compounds
    • C08G65/331—Polymers modified by chemical after-treatment with organic compounds containing oxygen
    • C08G65/332—Polymers modified by chemical after-treatment with organic compounds containing oxygen containing carboxyl groups, or halides, or esters thereof
    • C08G65/3324—Polymers modified by chemical after-treatment with organic compounds containing oxygen containing carboxyl groups, or halides, or esters thereof cyclic
    • C08G65/3326—Polymers modified by chemical after-treatment with organic compounds containing oxygen containing carboxyl groups, or halides, or esters thereof cyclic aromatic
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08G—MACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
    • C08G65/00—Macromolecular compounds obtained by reactions forming an ether link in the main chain of the macromolecule
    • C08G65/02—Macromolecular compounds obtained by reactions forming an ether link in the main chain of the macromolecule from cyclic ethers by opening of the heterocyclic ring
    • C08G65/32—Polymers modified by chemical after-treatment
    • C08G65/329—Polymers modified by chemical after-treatment with organic compounds
    • C08G65/334—Polymers modified by chemical after-treatment with organic compounds containing sulfur
    • C08G65/3344—Polymers modified by chemical after-treatment with organic compounds containing sulfur containing oxygen in addition to sulfur
    • C08G65/3346—Polymers modified by chemical after-treatment with organic compounds containing sulfur containing oxygen in addition to sulfur having sulfur bound to carbon and oxygen
    • G—PHYSICS
    • G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03F—PHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
    • G03F7/00—Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
    • G03F7/004—Photosensitive materials
    • G03F7/039—Macromolecular compounds which are photodegradable, e.g. positive electron resists
    • G03F7/0392—Macromolecular compounds which are photodegradable, e.g. positive electron resists the macromolecular compound being present in a chemically amplified positive photoresist composition
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C07—ORGANIC CHEMISTRY
    • C07C—ACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
    • C07C2601/00—Systems containing only non-condensed rings
    • C07C2601/06—Systems containing only non-condensed rings with a five-membered ring
    • C07C2601/08—Systems containing only non-condensed rings with a five-membered ring the ring being saturated
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C07—ORGANIC CHEMISTRY
    • C07C—ACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
    • C07C2601/00—Systems containing only non-condensed rings
    • C07C2601/12—Systems containing only non-condensed rings with a six-membered ring
    • C07C2601/14—The ring being saturated
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C07—ORGANIC CHEMISTRY
    • C07C—ACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
    • C07C2603/00—Systems containing at least three condensed rings
    • C07C2603/56—Ring systems containing bridged rings
    • C07C2603/58—Ring systems containing bridged rings containing three rings
    • C07C2603/70—Ring systems containing bridged rings containing three rings containing only six-membered rings
    • C07C2603/74—Adamantanes

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Polymers & Plastics (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)
  • Materials For Photolithography (AREA)
  • Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)
  • Polyethers (AREA)

Abstract

本发明公开了光敏化合物以及包含该光敏化合物的光致抗蚀剂组合物，该光敏化合物作为分子抗蚀剂，其粒径小于用于光致抗蚀剂的常规聚合物，并且该光敏化合物能够形成纳米组装。用以下通式表示所述光敏化合物。此外，本发明提供了光致抗蚀剂组合物，其包含1wt％至85wt％(重量％)的光敏化合物；相对于100重量份的光敏化合物，0.05至15重量份的光致产酸剂；以及相对于100重量份的光敏化合物，50至5000重量份的有机溶剂。在所述通式中，n是氧化异丙基(－CH(CH3)CH2O－)单体的重复个数，并且是1至40的整数，以及R是1至20个碳原子的烷基基团或3至20个碳原子的环烷基基团。

Description

光敏化合物和包含该光敏化合物的光致抗蚀剂组合物
本申请要求了2007年11月14日提交的第10-2007-0116187号韩国专利申请的优先权权益。本文将该韩国专利申请的全部公开引入作为参考。
发明领域
本发明涉及光敏化合物和包含该光敏化合物的光致抗蚀剂组合物，更特别地，本申请涉及能够形成纳米组装的光敏化合物和包含该光敏化合物的光致抗蚀剂组合物，该光敏化合物作为分子抗蚀剂(molecularresist)，其粒径小于用于光致抗蚀剂的常规聚合物。
发明背景
光刻蚀法是用于形成半导体芯片的电路图形或从半导体晶片或用于显示元素的玻璃形成显示元素的方法。光致抗蚀剂组合物是光刻蚀法的最基本的材料。最近，由于半导体装置的图案和显示元素越来越小，因此人们对高分辨率的光致抗蚀剂组合物的需求不断增加。
常规的酸增幅(acid-amplified)光致抗蚀剂组合物包括聚合物树脂、光致产酸剂(PAG)和有机溶剂，必要时其还包括碱性化合物。由于常规的光致抗蚀剂组合物包括聚合物树脂作为主要组分，因此其具有优异的机械性能，例如加工性、包膜稳定性(coating stability)、耐蚀刻性，并且该光致抗蚀剂组合物在包括蚀刻工序、离子注入工序等在内的后续工序后能够被很容易地被除去。然而，其缺点在于，光致抗蚀剂组合物的分辨率受限于聚合物树脂的粒径。即在光刻蚀法中，不可能形成其尺寸小于包含在光致抗蚀剂组合物中的光敏聚合物树脂的图案。此外，由于半导体的结构变为65nm及更低的微结构，因此聚合物作为主要组分的抗蚀剂不能够为微图案提供均匀性。这是由于由不同结构的聚合物链组成的聚合物组分本身具有随机性。
发明概述
因此，本发明的目的在于提供能够用作分子抗蚀剂并且具有比用于光致抗蚀剂的常规聚合物粒径小的光敏化合物以及包含该光敏化合物的光致抗蚀剂组合物。本发明的另一目的在于提供能够在包被或形成图案后改善层均匀性以及改善光刻方法的分辨率和线边缘粗糙度(LER)的光敏化合物以及包含该光敏化合物的光致抗蚀剂组合物。
为了实现这些目的，本发明提供了以下通式1所示的光敏化合物，
[通式1]
Figure A200810171829D00061
在通式1中，n是氧化异丙基(-CH(CH3)CH2O-)单体的重复个数，并且n为1至40的整数，R是1至20个碳原子的烷基基团或3至20个碳原子的环烷基基团。
本发明还提供了光致抗蚀剂组合物，其包含1wt％至85wt％(重量％)的光敏化合物；相对于100重量份光敏化合物的0.05至15重量份的光致产酸剂；以及相对于100重量份光敏化合物的50至5000重量份的有机溶剂。本发明还提供了形成光致抗蚀剂图案的方法，其包括以下步骤：(a)将光致抗蚀剂组合物包被在基质上以形成光致抗蚀剂层；(b)将光致抗蚀剂层暴露在光中；(c)加热被暴露的光致抗蚀剂层；以及(d)使经加热的光致抗蚀剂层显影以形成光致抗蚀剂图案。
附图的简要说明
图1显示了聚合物光刻胶和分子抗蚀剂的图案形成过程。
图2显示了通过控制本发明光敏化合物的亲水部分和疏水部分而积聚在嵌段共聚物的层状结构中的光敏化合物。
发明详述
通过参考以下详细描述，人们将更好地理解本发明的更全面的评价及其若干附随的优点。
本发明所述的光敏化合物具有能够用酸脱保护的结构，其由以下通式1表示。
【通式1】
Figure A200810171829D00071
在通式1中，n是氧化异丙基(-CH(CH3)CH2O-)单体的重复个数，并且n为1至40的整数，优选3至27的整数。R是酸敏性保护基团，其是1至20个碳原子(C1～C20)的烷基基团或3至20个碳原子的环烷基基团。如果需要，R能够被选自由羟基基团和卤素基团所组成集合的一个或多个取代基所取代，并且其能够包含醚基团或酯基团。例如，R是C5～C20的烷基基团或环烷基基团，其包含羟基基团和/或卤素基团，或者其包含醚基团或酯基团。
通式1所示的光敏化合物的代表性实例包括下式2a至2g所示的化合物。
【式2a】
Figure A200810171829D00072
【式2b】
Figure A200810171829D00073
【式2c】
Figure A200810171829D00081
【式2d】
Figure A200810171829D00082
【式2e】
Figure A200810171829D00083
【式2f】
Figure A200810171829D00084
【式2g】
Figure A200810171829D00085
分子自组装是用于描述下述方法的术语，在该方法中，业已存在的组分的无序体系形成有序结构或图案，例如通过原子间的共价键或分子间的引力得到的特异性纳米结构，而不需外部指示。有序结构的一实例是嵌段共聚物。通过对本发明应用自组装，由常规光刻方法不易于形成的超精细图案能够经由通过极紫外光刻(EUVL)的高灵敏度纳米刻蚀和纳米压印方法形成。纳米压印是一种产生层图案的方法，其是通过将图案以类似压印的方式转移至由热塑性树脂或光固化树脂包被的基质上。由于本发明的光敏化合物规则排列并且保护基团被由暴露部分产生的酸等量地脱保护，从而能够有效地改善线边缘粗糙度(LER)。图1是显示聚合物光刻胶和分子抗蚀剂的图案形成过程的图。就分子抗蚀剂而言(图1中的下图)，显影后线边缘粗糙度良好，而就聚合物光刻胶而言(图1中的上图)，显影后LER较差。此外，在本发明的光敏化合物中，能够通过改变氧化异丙基(-CH(CH3)CH2O-)单体的重复个数而控制亲水性和疏水性。图2显示，通过控制本发明光敏化合物的亲水部分和疏水部分而将光敏化合物积聚在嵌段共聚物的层状结构中。如果使用本发明所述的光敏化合物，仅暴露区域能够被选择性显影，这是因为在暴露过程中由光致产酸剂(PAG)产生的酸使保护基团(R)脱保护，并且在显影剂中的溶解度增加。
本发明的光敏化合物能够通过常规有机合成方法合成。例如，通式1所示的光敏化合物是通过酯和羧酸间缩合的酯化反应合成的。
本发明所述的光致抗蚀剂组合物包含通式1所示的光敏化合物，光致产酸剂和有机溶剂，以及，如果需要，该组合物还包含作为猝灭剂的碱性化合物和表面活性剂。在光致抗蚀剂组合物中，光敏化合物的量为1wt％至85wt％(重量％)，优选1wt％至45wt％，更优选10wt％至30wt％；光致产酸剂的量相对于100重量份的光敏化合物为0.05至15重量份，优选0.15至5.5重量份；以及有机溶剂的量相对于100重量份的光敏化合物为50至5000重量份，优选200至500重量份。此外，如果使用的话，碱性化合物的量相对于100重量份的光敏化合物为0.01至10重量份，优选0.15至5重量份。其中，如果光敏聚合物的量太少(小于1wt％)，则很难形成期望厚度的光致抗蚀剂层。如果光敏聚合物的量太多(大于85wt％)，则在晶片上形成的图案的厚度可能不均匀。此外，如果光致产酸剂的量太少(小于0.05重量份)，则光致抗蚀剂组合物的光敏度可能降低。如果光致产酸剂的量太多(大于15重量份)，则光致抗蚀剂图案的轮廓可能被损坏，这是因为光致产酸剂吸收大量紫外线以及由光致产酸剂产生大量的酸。此外，如果碱性化合物的量太少(小于0.01重量份)，则不易于控制在暴露过程中产生的酸的扩散，使得图案轮廓不平滑。如果碱性化合物的量太多(大于10重量份)，则所产生的酸的扩散被抑制，使得不易形成图案。
作为光致产酸剂，能够使用任何在暴露在光中时能够产生酸的常规的光致产酸剂。光致产酸剂的非限制性实例包括诸如硫鎓盐或碘鎓盐的鎓盐。特别地，光致产酸剂选自由邻苯二甲酰亚氨基三氟甲烷磺酸盐、二硝基苄基甲苯磺酸盐、正癸基二砜以及萘基亚氨基三氟甲烷磺酸盐组成的集合。此外，光致产酸剂选自由联苯碘鎓三氟甲磺酸盐、联苯碘鎓全氟丁基磺酸盐、联苯碘鎓六氟磷酸盐、联苯碘鎓六氟砷酸盐、联苯碘鎓六氟锑酸盐、联苯对甲氧基苯基硫鎓三氟甲磺酸盐、联苯对亚苄基硫鎓三氟甲磺酸盐、联苯对叔丁基苯基硫鎓三氟甲磺酸盐、联苯对异丁基苯基硫鎓三氟甲磺酸盐、三苯基锍三氟甲磺酸盐、三(对叔丁基苯基)硫鎓三氟甲磺酸盐、联苯对甲氧基苯基硫鎓全氟丁基磺酸盐、联苯对亚苄基硫鎓全氟丁基磺酸盐、联苯对叔丁基苯基硫鎓全氟丁基磺酸盐、联苯对异丁基苯基硫鎓全氟丁基磺酸盐、三苯基硫鎓全氟丁基磺酸盐、三(对叔丁基苯基)硫鎓全氟丁基磺酸盐、三苯基硫鎓六氟砷酸盐、三苯基硫鎓六氟锑酸盐、三苯基锍三氟甲磺酸盐以及二丁基萘基硫鎓三氟甲磺酸盐组成的集合。
作为有机溶剂，能够使用用于光致抗蚀剂组合物的常规的各种有机溶剂。示例性的有机溶剂包括但不限于乙二醇单甲基乙基、乙二醇单乙醚、乙二醇单甲醚、乙二醇单乙酸酯、二乙二醇、二乙二醇单乙醚、丙二醇单甲醚乙酸酯(PGMEA)、丙二醇、丙二醇单乙酸酯、甲苯、二甲苯、甲乙酮、甲基异戊基酮、环己酮、二噁烷、乳酸甲酯、乳酸乙酯、丙酮酸甲酯、丙酮酸乙酯、甲氧基丙酸甲酯、乙氧基丙酸乙酯、N，N-二甲基甲酰胺、N，N-二甲基乙酰胺、N-甲基-2-吡咯烷酮、3-乙氧基丙酸乙酯、2-庚酮、γ-丁内酯、2-羟基丙酸乙酯、2-羟基-2-甲基丙酸乙酯、乙酸乙氧基乙酯、乙酸羟乙酯、2-羟基-3-甲基丁酸甲酯、3-甲氧基-2-甲基丙酸甲酯、3-乙氧基丙酸乙酯、3-甲氧基-2-甲基丙酸乙酯、乙酸乙酯、乙酸丁酯及其混合物。
此外，作为用作猝灭剂或反应抑制剂的碱性化合物，能够不受限制地使用常规的猝灭剂或反应抑制剂，例如有机碱，如三乙胺、三辛胺、三异丁胺、三异辛胺、二乙醇胺、三乙醇胺及其混合物。需要时，在本发明的光致抗蚀剂组合物中加入表面活性剂以改善光致抗蚀剂组合物的混合均匀性、光致抗蚀剂组合物的包被性质以及光暴露后光致抗蚀剂膜的显影性质。作为表面活性剂，能够使用作为光致抗蚀剂组合物的常规的各种表面活性剂。示例性的表面活性剂包括但不限于基于氟的表面活性剂或基于氟-硅的表面活性剂。该表面活性剂的量相对于光致抗蚀剂组合物的固体含量100重量份为0.001至2重量份，优选0.01至1重量份。如果表面活性剂的量太少，则表面活性剂的作用无法充分发挥；以及如果表面活性剂的量太多，可能会对除包被性能以外的抗蚀性能，如形状稳定性，或组合物的贮存稳定性有负面影响。此外，如果需要，能够使用用于光致抗蚀剂的常规光敏聚合物作为本发明所述的光敏聚合物，该光敏聚合物与酸反应，并且其在显影剂中的溶解性在不影响光敏化合物作用的范围内变化。所述光敏聚合物可以是具有酸敏保护基团的嵌段共聚物或随机共聚物，并且光敏聚合物的重量平均分子量(Mw)优选3,000至20,000。
为了用本发明所述的光致抗蚀剂组合物形成光致抗蚀剂图案，能够实施以下常规的光刻蚀法。(i)首先，使用如匀胶机，将光致抗蚀剂涂敷或包被在诸如硅晶片的基质、铝基质等上以形成光致抗蚀剂层。(ii)将光致抗蚀剂层暴露在预定图案的光中。(iii)暴露后，如果需要，对光致抗蚀剂图案进行被称作PEB(曝光后烘烤(Post Exposure Bake))的热学处理(加热)，并对其进行显影以形成光致抗蚀剂图案。作为用于显影过程的显影溶液，能够使用碱性水溶液，其包括浓度为0.1wt％至10wt％的诸如氢氧化钠、氢氧化钾、碳酸钠、四甲基氢氧化铵(TMAH)的碱性化合物。如果需要，显影溶液还可以包括诸如甲醇、乙醇等水溶性有机溶剂，以及适量的表面活性剂。
在下文中，为了更好地理解本发明而提供了优选的实施例。然而，本发明不限于以下实施例。
[实施例1-1至1-7]通式2a至2g所示的光敏化合物的制备
A.化合物1-1至1-7的制备
如以下反应1和表1所示，在氮气氛下，将聚丙二醇(其中，n是氧化异丙基(-CH(CH3)CH2O-)单体的重复个数)和甲苯磺酰氯溶于二氯甲烷，并且与于室温下加入的吡啶(6.27ml，77.6mmol)反应12小时。在反应完成后，将反应溶液用水洗涤，并且用二氯甲烷萃取并分离，然后通过无水硫酸镁过滤。通过使用真空蒸馏器从剩余溶液中蒸发二氯甲烷后，通过使用硅胶的柱色谱获得无色液体化合物1-1至1-7。其收率列在表1中。
【反应1】
Figure A200810171829D00121
(其中，ts是甲苯磺酰基团)
【表1】
 
氧化异丙基单体的重复个数(n)  丙二醇的量 甲苯磺酰氯的量 收率(％)
化合物1-1 21 50g(40.5mmol) 20g(104.9mmol) 77.0％
化合物1-2 17 50g(49.8mmol) 20g(104.9mmol) 80.7％
化合物1-3 17 50g(49.8mmol) 20g(104.9mmol) 76.7％
化合物1-4 13 50g(64.8mmol) 20g(104.9mmol) 71.6％
化合物1-5 21 50g(40.5mmol) 20g(104.9mmol) 72.8％
化合物1-6 17 50g(49.8mmol) 20g(104.9mmol) 80.6％
化合物1-7 21 50g(40.5mmol) 20g(104.9mmol) 84.2％
B.化合物2-1至2-7的制备
如以下反应2所示，将化合物1-1至1-7和4-羟基-4-联苯甲酸乙酯溶于乙醇(EtOH)中，并与碳酸钾在80℃下回流反应12小时。反应完成后，将反应溶液与过量的氢氧化钾在室温下搅拌3小时。将反应溶液用水洗涤，并用二氯甲烷萃取和分离，然后通过无水硫酸镁过滤。通过真空蒸馏器从剩余溶液中蒸发二氯甲烷后，通过使用硅胶的柱色谱获得无色液体化合物2-1至2-7。
【反应2】
Figure A200810171829D00131
C.化合物3-1至3-3的制备
如以下反应3和表2所示，将4-羟基-4’-联苯羧酸和R-Br(其中，，并且断裂线条表示键合部分。
如果R是2a，则R-Br是2-甲基-2-溴金刚烷)溶于丙酮20ml和二甲亚砜(DMSO)20ml的混合溶剂中，并且与碳酸钾在60℃下回流反应36小时。将反应溶液用水、盐酸和二氯甲烷萃取和分离，然后通过无水硫酸镁过滤。通过真空蒸馏器从剩余溶液中蒸发二氯甲烷后，通过使用甲醇和己烷的重结晶获得白色固体化合物3-1至3-7。其收率列在表2中。
【反应3】
【表2】
 
R-Br(R＝2a至2g) 4-羟基-4’-联苯羧酸 收率(％)
化合物3-1 16.0g(69.8mmol) 3.0g(14.0mmol) 36.4％
化合物3-2 16.0g(66.1mmol) 3.0g(14.0mmol) 31.8％
化合物3-3 16.0g(62.5mmol) 3.0g(14.0mmol) 40.9％
 
化合物3-4 16.0g(62.2mmol) 3.0g(14.0mmol) 37.2％
化合物3-5 16.0g(83.7mmol) 3.0g(14.0mmol) 41.6％
化合物3-6 16.0g(90.4mmol) 3.0g(14.0mmol) 39.5％
化合物3-7 16.0g(116.7mmol) 3.0g(14.0mmol) 40.1％
D.式2a至2g所示的化合物的制备
如下表3所示，在氮气氛下，将化合物2-1至2-7、化合物3-1至3-7和4-(二甲基氨基)吡啶4-甲苯磺酸盐(DPTS，0.63g，2.1mmol)溶于二氯甲烷100ml，并与1，3-二异丙基碳二亚胺(DIPC)在室温下反应24小时。完成反应后，将反应溶液用水洗涤，并用二氯甲烷萃取和分离，然后通过无水硫酸镁过滤。通过真空蒸馏器从剩余溶液中蒸发二氯甲烷后，通过使用硅胶的柱色谱获得式2a至2g所示的白色固体化合物。
【表3】
 
化合物 化合物2-1～2-7的量 化合物3-1～3-7的量 收率(％)
式2a 10.0g(6.98mmol) 5.06g(13.96mmol) 42.6％
式2b 10.0g(8.32mmol) 6.24g(16.64mmol) 45.8％
式2c 10.0g(8.32mmol) 6.47g(16.64mmol) 48.1％
式2d 10.0g(10.3mmol) 8.04g(14.0mmol) 41.6％
式2e 10.0g(6.98mmol) 4.52g(13.96mmol) 39.4％
式2f 10.0g(8.32mmol) 5.16g(16.64mmol) 42.7％
式2g 10.0g(6.98mmol) 3.77g(13.96mmol) 43.5％
所得化合物的1H-NMR数据如下。
式2a所示的化合物1H-NMR(CDCl3，内标)：δ(ppm)8.20(CH，2H)，8.05(CH，2H)，7.63(CH，2H)，7.59(CH，2H)，7.55(CH，2H)，7.41(CH，2H)，7.25(CH，2H)，7.21(CH，2H)，3.72(CH，21H)，3.52(CH2，42H)，2.0(OH，1H)，1.97(H，1H)，1.90(H，1H)，1.56(H，1H)，1.52(H，1H)，1.50(CH3，3H)，1.45(H，1H)，1.40(H，1H)，1.36(CH2，2H)，1.21(CH3，63H)，1.45(CH2，2H)，1.36(CH2，2H)，1.18(H，1H)，1.14(H，1H)，0.93(H，1H)。
式2b所示的化合物1H-NMR(CDCl3，内标)：δ(ppm)8.20(CH，2H)，8.05(CH，2H)，7.63(CH，2H)，7.59(CH，2H)，7.55(CH，2H)，7.41(CH，2H)，7.25(CH，2H)，7.21(CH，2H)，3.72(CH，17H)，3.52(CH2，34H)，2.29(CH2，2H)，2.0(OH，1H)，1.97(H，1H)，1.90(H，1H)，1.56(H，1H)，1.52(H，1H)，1.45(H，1H)，1.40(H，1H)，1.36(CH2，2H)，1.21(CH3，51H)，1.45(CH2，2H)，1.36(CH2，2H)，1.18(H，1H)，1.14(H，1H)，0.93(H，1H)，0.90(CH3，3H)。
式2c所示的化合物1H-NMR(CDCl3，内标)：δ(ppm)8.20(CH，2H)，8.05(CH，2H)，7.63(CH，2H)，7.59(CH，2H)，7.55(CH，2H)，7.41(CH，2H)，7.25(CH，2H)，7.21(CH，2H)，3.72(CH，17H)，3.52(CH2，34H)，2.41(CH，1H)，2.0(OH，1H)，1.97(H，1H)，1.90(H，1H)，1.56(H，1H)，1.52(H，1H)，1.45(H，1H)，1.40(H，1H)，1.36(CH2，2H)，1.21(CH3，51H)，1.45(CH2，2H)，1.36(CH2，2H)，1.18(H，1H)，1.14(H，1H)，1.01(CH3，6H)，0.93(H，1H)。
式2d所示的化合物1H-NMR(CDCl3，内标)：δ(ppm)8.20(CH，2H)，8.05(CH，2H)，7.63(CH，2H)，7.59(CH，2H)，7.55(CH，2H)，7.41(CH，2H)，7.25(CH，2H)，7.21(CH，2H)，3.72(CH，13H)，3.52(CH2，26H)，2.0(OH，1H)，1.97(H，1H)，1.90(H，1H)，1.56(H，1H)，1.52(H，1H)，1.50(CH3，3H)，1.45(H，1H)，1.40(H，1H)，1.36(CH2，2H)，1.21(CH3，39H)，1.45(CH3，6H)，1.36(CH2，2H)，1.18(H，1H)，1.14(H，1H)，1.11(CH，1H)，0.93(H，1H)。
式2e所示的化合物1H-NMR(CDCl3，内标)：δ(ppm)8.20(CH，2H)，8.05(CH，2H)，7.63(CH，2H)，7.59(CH，2H)，7.55(CH，2H)，7.41(CH，2H)，7.25(CH，2H)，7.21(CH，2H)，3.72(CH，21H)，3.52(CH2，42H)，2.0(OH，1H)，1.97(H，1H)，1.90(H，1H)，1.82(CH2，4H)，1.71(CH2，2H)，1.44(CH2，6H)，1.21(CH3，63H)，1.18(H，1H)，1.14(H，1H)，0.96(CH3，3H)。
式2f所示的化合物1H-NMR(CDCl3，内标)：δ(ppm)8.20(CH，2H)，8.05(CH，2H)，7.63(CH，2H)，7.59(CH，2H)，7.55(CH，2H)，7.41(CH，2H)，7.25(CH，2H)，7.21(CH，2H)，3.72(CH，17H)，3.52(CH2，34H)，2.0(OH，1H)，1.97(H，1H)，1.90(H，1H)，1.89(CH2，4H)，1.71(CH2，2H)，1.51(CH2，4H)，1.21(CH3，51H)，1.18(H，1H)，1.14(H，1H)，0.96(CH3，3H)。
式2g所示的化合物1H-NMR(CDCl3，内标)：δ(ppm)8.20(CH，2H)，8.05(CH，2H)，7.63(CH，2H)，7.59(CH，2H)，7.55(CH，2H)，7.41(CH，2H)，7.25(CH，2H)，7.21(CH，2H)，3.72(CH，21H)，3.52(CH2，42H)，2.0(OH，1H)，1.97(H，1H)，1.90(H，1H)，1.40(CH3，9H)，1.21(CH3，63H)，1.18(H，1H)，1.14(H，1H)。
[实施例2-1至2-7]光致抗蚀剂组合物的制备以及使用该光致抗蚀剂组合物形成光致抗蚀剂图案
将实施例1-1至1-7中合成的2.0g的每一分子抗蚀剂光敏化合物(式2a～2g的化合物)，作为光致产酸剂的0.08g三苯基锍三氟甲磺酸盐，作为反应抑制剂的0.02g的三乙醇胺，以及作为有机溶剂的20g的丙二醇单甲醚乙酸酯(PGMEA)混合并过滤以制备光致抗蚀剂组合物。将制得的光致抗蚀剂组合物旋涂在硅晶片的蚀刻层上以形成光致抗蚀剂薄膜。然后将光致抗蚀剂薄膜在130℃预烘干90秒，再通过数值孔径为0.85的ArF ASML1250仪器进行暴露。其后，再将光致抗蚀剂薄膜于125℃下再次烘烤(PEB，曝光后烘烤)90秒。将经烘烤的晶片浸在2.38wt％的三甲基氢氧化铵(TMAH)水溶液中30秒以显影形成65nm 1:1线宽和线距(L/S：线宽/线距)图案。评估光致抗蚀剂图案(L/S图案)的性能并将其列入下表4中。在下表4中，焦深(μm)是制程范围，其定义为曝光至抗蚀层的深度。EOP是最适合的曝光量(mJ/cm2)，并且其是为获得期望的图案大小的适当的曝光量。后退角(度(°))表示光致抗蚀剂的疏水性程度。
【表4】
 
实施例 最小分辨率[nm]       焦深[μm] EOP[mJ/cm2] 线边缘粗糙度[nm]         后退角(度，°)
实施例2-1 62 0.6 30 3.1 48
实施例2-2 65 0.62 31 3.5 51
实施例2-3 61 0.59 35 2.9 53
实施例2-4 63 0.65 38 3.6 62
实施例2-5 60 0.69 31 3.7 49
实施例2-6 64 0.6 29 3.6 53
实施例2-7 65 0.61 41 3 49
如表4所示，在使用本发明所述的分子抗蚀剂组合物和65nm分辨率掩模的制图法(实施例2-1至2-7)的情况下，能够获得65nm以下的分辨率；以及在使用本发明所述组合物的情况下，线边缘粗糙度明显改善2.9nm至3.7nm；而在使用常规组合物的情况下，线边缘粗糙度为5nm至6nm。此外，通过测定后退角以检查抗蚀剂化合物的亲水性和疏水性能够证实光致抗蚀剂组合物的后退角的值根据氧化异丙基(-CH(CH3)CH2O-)单体的重复个数而改变。此外，由于使用极紫外曝光仪用可调掩模和晶片进行曝光，使得使用本发明的光致抗蚀剂组合物成功地形成了具有30nm相同宽度的线宽和线距的图案。
本发明的光敏化合物能够用作分子抗蚀剂，其粒径小于用于光致抗蚀剂的常规聚合物。此外，本发明的光敏化合物能够改善光刻方法的分辨率，并具有改进的线边缘粗糙度(LER)，而且能够改善包被或形成图案后层的均匀性。

Claims (6)

1.具有以下通式1结构的光敏化合物，
[通式1]
Figure A200810171829C00021
其中，n是氧化异丙基(-CH(CH3)CH2O-)单体的重复个数，并且是1至40的整数，以及R是1至20个碳原子的烷基基团或3至20个碳原子的环烷基基团。
2.如权利要求1所述的光敏化合物，其中，所述n是3至27的整数，以及所述R为C5～C20的烷基基团或环烷基基团，其包含选自由羟基基团和卤素基团所组成集合的一个或多个取代基，或者其包含醚基团或酯基团。
3.如权利要求1所述的光敏化合物，其中所述光敏化合物选自由下式所示化合物组成的集合，
Figure A200810171829C00022
(n＝21)，
Figure A200810171829C00023
 (n＝17)，
Figure A200810171829C00024
(n＝17)，
(n＝13)，
(n＝21)，
Figure A200810171829C00033
(n＝17)
以及
Figure A200810171829C00034
(n＝21)。
4.光致抗蚀剂组合物，其包含：
1wt％至85wt％的具有以下通式1结构的光敏化合物，
[通式1]
其中，n是氧化异丙基(-CH(CH3)CH2O-)单体的重复个数，并且是1至40的整数，以及R是1至20个碳原子的烷基基团或3至20个碳原子的环烷基基团；
相对于100重量份的光敏化合物，0.05至15重量份的光致产酸剂；以及
相对于100重量份的光敏化合物，50至5000重量份的有机溶剂。
5.如权利要求4所述的光致抗蚀剂组合物，其还包含相对于100重量份的光敏化合物，0.01至10重量份的碱性化合物，其中，所述碱性化合物选自由三乙胺、三异丁胺、三异辛胺、二乙醇胺、三乙醇胺及其混合物组成的集合。
6.形成光致抗蚀剂图案的方法，其包括以下步骤：
a)将光致抗蚀剂组合物包被在基质上以形成光致抗蚀剂层；
b)将所述光致抗蚀剂层暴露在光中；
c)加热所述经暴露的光致抗蚀剂层；以及
d)使所述经加热的光致抗蚀剂层显影以形成光致抗蚀剂图案，
其中所述光致抗蚀剂组合物包含1wt％至85wt％的具有以下通式1结构的光敏化合物，
[通式1]
Figure A200810171829C00041
其中，n是氧化异丙基(-CH(CH3)CH2O-)单体的重复个数，并且是1至40的整数，以及R是1至20个碳原子的烷基基团或3至20个碳原子的环烷基基团；
相对于100重量份的光敏化合物，0.05至15重量份的光致产酸剂；以及
相对于100重量份的光敏化合物，50至5000重量份的有机溶剂。
CN2008101718292A 2007-11-14 2008-11-12 光敏化合物和包含该光敏化合物的光致抗蚀剂组合物 Expired - Fee Related CN101435995B (zh)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR10-2007-0116187 2007-11-14
KR1020070116187A KR20090049862A (ko) 2007-11-14 2007-11-14 감광성 화합물 및 이를 포함하는 포토레지스트 조성물
KR1020070116187 2007-11-14

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN101435995A true CN101435995A (zh) 2009-05-20
CN101435995B CN101435995B (zh) 2012-11-28

Family

ID=40710485

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN2008101718292A Expired - Fee Related CN101435995B (zh) 2007-11-14 2008-11-12 光敏化合物和包含该光敏化合物的光致抗蚀剂组合物

Country Status (5)

Country Link
US (1) US7745099B2 (zh)
JP (1) JP2009120612A (zh)
KR (1) KR20090049862A (zh)
CN (1) CN101435995B (zh)
TW (1) TW200927725A (zh)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105348432A (zh) * 2015-11-13 2016-02-24 同济大学 一类聚合物型硫鎓盐类光生酸剂、制备方法及其应用

Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10745372B2 (en) 2014-12-25 2020-08-18 Mitsubishi Gas Chemical Company, Inc. Compound, resin, material for forming underlayer film for lithography, underlayer film for lithography, pattern forming method, and purification method
KR102562846B1 (ko) 2015-03-31 2023-08-02 미쯔비시 가스 케미칼 컴파니, 인코포레이티드 레지스트 조성물, 레지스트패턴 형성방법, 및 이것에 이용하는 폴리페놀 화합물
EP3279727B1 (en) 2015-03-31 2021-06-09 Mitsubishi Gas Chemical Company, Inc. Compound, resist composition, and method for forming resist pattern using it
WO2017038643A1 (ja) 2015-08-31 2017-03-09 三菱瓦斯化学株式会社 リソグラフィー用下層膜形成材料、リソグラフィー用下層膜形成用組成物、リソグラフィー用下層膜及びその製造方法、並びにレジストパターン形成方法
JP6919838B2 (ja) 2015-08-31 2021-08-18 三菱瓦斯化学株式会社 リソグラフィー用下層膜形成材料、リソグラフィー用下層膜形成用組成物、リソグラフィー用下層膜及びその製造方法、パターン形成方法、樹脂、並びに精製方法
CN108137478B (zh) * 2015-09-10 2021-09-28 三菱瓦斯化学株式会社 化合物、其组合物、纯化方法以及抗蚀图案形成方法、非晶膜的制造方法

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005196101A (ja) * 2003-12-31 2005-07-21 Rohm & Haas Electronic Materials Llc ポリマーおよびこれを含むフォトレジスト組成物
US7537879B2 (en) * 2004-11-22 2009-05-26 Az Electronic Materials Usa Corp. Photoresist composition for deep UV and process thereof
US20060172223A1 (en) * 2004-11-24 2006-08-03 Rohm And Haas Electronic Materials Llc Photoresist compositions
JP4499591B2 (ja) * 2005-03-23 2010-07-07 東京応化工業株式会社 厚膜形成用化学増幅型ポジ型ホトレジスト組成物

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105348432A (zh) * 2015-11-13 2016-02-24 同济大学 一类聚合物型硫鎓盐类光生酸剂、制备方法及其应用
CN105348432B (zh) * 2015-11-13 2017-07-11 同济大学 一类聚合物型硫鎓盐类光生酸剂、制备方法及其应用

Also Published As

Publication number Publication date
US20090246684A1 (en) 2009-10-01
KR20090049862A (ko) 2009-05-19
JP2009120612A (ja) 2009-06-04
CN101435995B (zh) 2012-11-28
TW200927725A (en) 2009-07-01
US7745099B2 (en) 2010-06-29

Similar Documents

Publication Publication Date Title
TWI593666B (zh) 內酯光酸產生劑及含該光酸產生劑之樹脂及光阻劑
JP4665043B2 (ja) フォトレジストパターン形成方法
TWI375124B (en) Pattern formation method
JP5687442B2 (ja) 光酸発生剤およびこれを含むフォトレジスト
US9156785B2 (en) Base reactive photoacid generators and photoresists comprising same
TWI459158B (zh) 包含嵌段共聚物之組成物及光微影方法
CN101435995B (zh) 光敏化合物和包含该光敏化合物的光致抗蚀剂组合物
JP7009980B2 (ja) 化学増幅ネガ型レジスト組成物及びレジストパターン形成方法
CN106187964B (zh) 酸产生剂化合物和包含所述化合物的光致抗蚀剂
TWI444772B (zh) 化學增幅正型光阻組成物及光阻圖型之形成方法
TWI306992B (en) Resist composition electron beam of euv(extreme ultraviolet rays) and process for forming resist pattern
WO2005100412A1 (ja) 高分子化合物、該高分子化合物を含有するフォトレジスト組成物、およびレジストパターン形成方法
TW200923572A (en) Novel compound, manufacturing method thereof, acid generator, resist composition and method of forming resist pattern
JP4774281B2 (ja) フォトレジスト組成物
TWI286670B (en) Positive resist composition and resist pattern formation method
TWI474128B (zh) 包含雜取代之碳環系芳基成份之光微影組成物及方法
TWI361955B (zh)
TWI331255B (en) Chemical amplification type positive photoresist composition and resist pattern forming method using the same
JP2008303221A (ja) 感光性化合物およびこれを含むフォトレジスト組成物
JP4694153B2 (ja) 高分子化合物、該高分子化合物を含有するフォトレジスト組成物、およびレジストパターン形成方法
TWI336816B (en) Polymer, negative resist composition, and resist pattern formation method
JP4190834B2 (ja) レジスト組成物
JP3735945B2 (ja) 感放射線性樹脂組成物
TW561315B (en) Positive type radiation sensitive resin composition
JPH1130856A (ja) 感放射線性樹脂組成物

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant
C17 Cessation of patent right
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee

Granted publication date: 20121128

Termination date: 20131112