CN1518684A - 光刻蚀法中使用的含噻吩的光酸生成剂 - Google Patents

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Abstract

具有任一下述通式的含噻吩的光酸生成剂，其中，R1、R2或R3中至少有一个是噻吩或被烷基、烷氧基或环烷基取代的噻吩，不含噻吩部分的其余R1、R2或R3独立地选自烷基、环烷基和芳基，或者R1、R2或R3中至少有一个结合在一起形成具有约4至约8个环碳原子的环状部分；Y是抗衡离子，本发明还公开了该光酸生成剂在化学放大的抗蚀剂组合物中的应用。

Description

光刻蚀法中使用的含噻吩的光酸生成剂
                          技术领域
本发明涉及光刻蚀法(photolithography)，更具体地说，本发明涉及在UV光线下曝光时能有效生成光酸(photo acids)的含噻吩的光酸生成剂(photo acidgenerators)。本发明还涉及包括本发明的含噻吩的光酸生成剂作为其一种组分的化学放大的抗蚀剂组合物(chemically amplified resist compositions)。
                          背景技术
在半导体生产领域，光刻蚀法在构图(patterning)半导体器件中一直是主流方法。在典型的现有光刻蚀法中，UV光线通过定义了特定电路图的掩模投射到涂覆有光敏抗蚀剂薄层的硅片上。在UV光线下曝光后，进行烘焙，诱导能够改变光敏抗蚀剂的曝光区域溶解性的光化学反应。然后，用适当的显影剂，通常是含水的碱溶液，选择性地去除曝光区域中的抗蚀剂(正色调抗蚀剂(positive-tone resists))或未曝光区域中的抗蚀剂(负色调抗蚀剂(negative-tone resists))。然后通过用干或湿刻蚀法蚀刻掉未被抗蚀剂保护的区域，以此将如此定义的图案印刷在硅片上。
现有技术中使用的一种光敏抗蚀剂是使用酸催化剂的化学放大的抗蚀剂。例如，一种典型的现有化学放大抗蚀剂是通过将酸敏聚合物和光酸生成剂溶解在浇铸液(casting solution)中制成的。当用较短波长的辐射时，化学放大的抗蚀剂特别有用，较短波长的辐射包括波长为150-315nm的深UV光线和波长例如为350-450nm的中UV光线。通常需要用更短的波长以增加分辨率，从而可以减小半导体器件的形体尺寸(feature size)，但是对于给定的能量剂量来说，辐射的光子很少。
因此，为了在抗蚀剂中得到充分的光化学反应，当使用UV光线时一般需要更高的照射剂量(exposure doses)，除非使用化学放大的抗蚀剂。在化学放大的抗蚀剂中，因为酸敏(acid sensitive)侧链基团键联在聚合物骨架上，所以基础聚合物(base polymer)存在酸敏感性。当这样的抗蚀剂曝光时，光酸生成剂产生酸，当加热抗蚀剂时，产生的酸使酸敏侧链基团催化裂解。以这种方式产生的一个酸催化剂分子能够使多个侧链基团裂解，从而使少量的照射剂量即可满足所需的光化学反应。
目前已经开发了几种酸催化的化学放大抗蚀剂，尽管它们的光酸生成剂主要适用于波长一般约为248nm的深UV光线。与此形成对比的是，目前很少有在波长为220nm或更短的光线下曝光时能够有效产生光酸的光酸生成剂。为220nm下曝光的抗蚀剂设计光酸生成剂的挑战涉及吸收性、光敏性、稳定性、溶解性和抗蚀性(etch resistance)之间的平衡。
对于248nm的抗蚀剂来说，一般用芳基鎓盐(三芳基锍或二芳基碘鎓(diaryliodoniums))作为光酸生成剂。但是，一般来说，当这样的光酸生成剂在短于220nm的波长下曝光时，其吸收性太大。
考虑到现有技术的光酸生成剂存在上述缺点，目前需要开发一种新型的得到改善的光酸生成剂，该光酸生成剂在曝光波长为220nm或更短时能够和各种化学放大的基础聚合物一起有效使用。
                          发明内容
本发明的一个目的是提供一类新的能够和各种化学放大的基础聚合物一起使用的光酸生成剂。
本发明的另一个目的是提供用于化学放大抗蚀剂的光酸生成剂，该化学放大抗蚀剂可以在约220nm或更短的波长下使用。
本发明的另一个目的是提供一种在吸收性、光敏性、稳定性、溶解性和抗蚀性之间有适当平衡的光酸生成剂。
本发明的另一个目的是提供一种能够和248nm的化学放大的基础聚合物、193nm的化学放大的基础聚合物及157nm的化学放大的基础聚合物一起工作的光酸生成剂。
本发明的再一个目的是提供一种在波长约为220nm或更短时具有高分辨率的化学放大的抗蚀剂组合物。
本发明通过用含噻吩的光酸生成剂代替标准的含芳香烃环的锍或碘鎓光酸生成剂实现了这些目的和优点及其它目的和优点。通过在锍或碘鎓化合物中加入噻吩单元，可以大幅降低光酸生成剂在短波长(约小于220nm)下的吸收性。另外，本发明的含噻吩的光酸生成剂仍然能够保持较高的热稳定性和光敏性。并且，本发明的化学放大抗蚀剂与传统光酸生成剂相比，在短波长(220nm或更小)时对光的吸收更少，从而导致本发明的化学放大的抗蚀剂在这些短波长下显示出高分辨率。
本申请使用的术语“噻吩”表示具有下述结构式的化合物和其中的一个或多个环碳原子(图中未示出)被非氢取代基取代的取代化合物。
本发明还提供一种化学放大的抗蚀剂组合物，其包括至少一种具有下述通式中任一种的含噻吩的光酸生成剂：
或
Figure A0281255500063
其中，R1、R2或R3中至少有一个是噻吩或被烷基、烷氧基或环烷基取代的噻吩，不含噻吩部分的其余R1、R2或R3独立地选自烷基、环烷基和芳基，或者R1、R2或R3中至少有一个结合在一起形成具有约4至约8个环碳原子的环状部分；Y是抗衡离子，如卤素、全氟化的烷基磺酸盐、全氟化的芳基磺酸盐、全氟化的烷基磺酰基甲基化物、全氟化的烷基磺酰基酰亚胺、全氟化的芳基磺酰基甲基化物、全氟化的芳基磺酰基酰亚胺等。优选的抗衡离子是全氟化的烷基化合物。
除含噻吩的光酸生成剂外，本发明的化学放大的抗蚀剂组合物还包括作为必要组分的化学放大的基础聚合物和溶剂。还可以存在于本发明的化学放大的抗蚀剂组合物中的任选组分包括：能够在中UV、深UV、远UV、X射线或电子束范围内吸收辐射的光敏剂；碱；溶解调节剂(DMA)和/或表面活性剂。
                        具体实施方式
如上所述，本发明涉及在UV光线下曝光时能有效生成光酸的新型含噻吩的光酸生成剂。本发明的新型光酸生成剂在吸收性、光敏性、稳定性、溶解性和抗蚀性之间有适当的平衡，因此它们能够代替传统的芳基鎓和芳基锍盐。本发明的含噻吩的光酸生成剂不会吸收太多的光，因此本发明的光酸生成剂特别适用于在波长为220nm或更小的光线下曝光，这又相当于在这些波长下有更好的分辨率。
本发明的含噻吩的光酸生成剂和化学放大的基础聚合物和溶剂一起配制，以制成本发明的化学放大的抗蚀剂组合物，用本领域公知的传统沉积法如旋涂法(spin-on coating)将该组合物涂布在需要构图的基底(如：半导体芯片或晶片)上。沉积后，可以用传统的烘焙步骤除去保留在该体系内所有的残留溶剂。然后对化学放大的抗蚀剂进行传统的构图步骤，其包括曝光于辐射图案并用合适的显影剂溶液将图案显影。
本发明的化学放大抗蚀剂组合物包括至少一种化学放大的基础聚合物、至少一种本发明的含噻吩的光酸生成剂和包括溶剂体系的溶剂。下面对本发明的化学放大的抗蚀剂组合物中的上述每一种组分进行详述。
本发明中使用的化学放大的基础聚合物包括在UV光线下曝光时能够发生化学转化的任何酸敏聚合物，这样的化学转化能够改变聚合物在曝光区域或非曝光区域中的溶解度。即，本发明中使用的基础聚合物包括具有酸敏侧链的任何酸敏聚合物，在本发明的含噻吩的光酸生成剂产生的酸存在下，这些酸敏侧链能够进行催化裂解。
本发明的基础聚合物树脂可以是正色调基础聚合物树脂或负色调基础聚合物树脂。在这些聚合物中，因为存在有键联在聚合物骨架上的酸敏侧链，所以存在酸敏性。这些包括酸敏侧链的酸敏基础聚合物是传统聚合物，在本领域是公知的。
例如，本发明考虑使用248nm的基础聚合物，如含苯酚的树脂，如聚(羟基苯乙烯)聚合物；193nm的基础聚合物，如聚(甲基)丙烯酸酯；环烯烃和马来酸酐的共聚物；环烯烃加成聚合物；环烯烃-马来酸酐-(甲基)丙烯酸酯杂聚物和环烯烃-(甲基)丙烯酸酯聚合物；及157nm的基础聚合物，如含氟和/或含硅的聚合物。除上述酸敏聚合物外，本发明还包括酚醛树脂、丙烯酰胺、酰亚胺或羟基酰亚胺(hydroxyimide)类聚合物。
在上述化学放大的基础聚合物中，特别优选使用193和157nm的基础聚合物。在本发明的高度优选的实施方案中，化学放大的基础聚合物是193nm的聚合物，如环烯烃加成聚合物或环烯烃-马来酸酐共聚物。
在本发明的一些实施方案中，酸敏聚合物中的酸敏侧链受到本领域普通技术人员熟知的各种酸不稳定(acid labile)保护基团的保护。例如，可以用高活化能保护基团如叔丁基酯或叔丁基羰基、低活化能保护基团如乙缩醛、缩酮或甲硅烷基醚保护酸敏侧链，也可以使用低活化能保护基团和高活化能保护基团的组合。
本发明中使用的化学放大的基础聚合物是用本领域公知的传统技术制备的。这些技术包括使用阳离子、阴离子或自由基催化剂或齐格勒-钠塔(Zieglar-Natta)催化剂的液相或气相聚合或共聚。
本发明的化学放大抗蚀剂组合物的另一种必要组分是具有一个下述通式的含噻吩的光酸生成剂：
或
其中，R1、R2或R3中至少有一个是噻吩或被烷基、烷氧基或环烷基取代的噻吩，不含噻吩部分的其余R1、R2或R3独立地选自烷基、环烷基和芳基，或者R1、R2或R3中至少有一个结合在一起形成具有约4至约8个环碳原子的环状部分；Y是抗衡离子，其包括但不限定为卤素、全氟化的烷基磺酸盐、全氟化的芳基磺酸盐、全氟化的烷基磺酰基甲基化物、全氟化的烷基磺酰基酰亚胺、全氟化的芳基磺酰基甲基化物或全氟化的芳基磺酰基酰亚胺。高度优选的抗衡离子是上述的全氟化的烷基化合物。
注意：本发明的含噻吩的光酸生成剂是在能量下曝光时能产生酸的化合物。此处使用的光酸生成剂通常是为了诱导酸敏基础聚合物的化学转化，它们特别适用于使用短波长(220nm或更小)曝光的刻蚀法。
本申请中用的术语“烷基”表示包括约1至约10个碳原子的直链或支链脂族烃。适用于本发明的烷基的例子包括：甲基、乙基、丙基、异丙基、叔丁基、丁基、戊基、己基、庚基等。
本申请中用的术语“烷氧基”表示化学式为-OR的基团，其中，R是前面定义的烷基。其例子包括：甲氧基、乙氧基和丙氧基。
术语“环烷基”表示含有约3至约12个可以被取代或没有被取代的环脂族碳原子的环状基团。这样的环烷基的例子包括：环丙烷、环丁烷、环戊烷、1-乙基-3-甲基环戊烷、甲基环戊烷等。
术语“芳基”表示含有约3至约12个碳原子的芳香烃。一些芳基的例子包括：苯基、萘基等。
能够满足其中一个上述通式从而可以用在本发明中的一些优选的含噻吩的光酸生成剂的例子包括但不限定为：二甲基-(2-噻吩基)锍全氟化的烷基磺酸盐、二苯基-2-噻吩基锍全氟化的烷基磺酸盐和2-噻吩基-四氢噻吩鎓全氟化的烷基磺酸盐。在这些含噻吩的光酸生成剂中，本发明的化学放大的抗蚀剂组合物中高度优选使用二甲基-(2-噻吩基)锍全氟化的烷基磺酸盐作为光酸生成剂。
用本领域普通技术人员公知的传统合成法制备含噻吩的光酸生成剂。例如，可以在磺酸银的存在下使含噻吩的硫化物和烷基卤化物反应制备含噻吩的光酸生成剂。
本发明的化学放大的抗蚀剂组合物的另一种必要组分是能够溶解酸敏聚合物的溶剂。这样的溶剂的例子包括但不限定为：醚、乙二醇醚(glycolethers)、芳香烃、酮、酯等。本发明也可以使用包括上述溶剂的混合物的溶剂体系。
可以适用于本发明中的乙二醇醚包括：2-甲氧基乙基醚(二甘醇二甲醚)、乙二醇单甲醚、丙二醇单甲醚、丙二醇单甲醚乙酸酯(PGMEA)等。
适用于本发明的芳香烃溶剂的例子包括：甲苯、二甲苯和苯。酮的例子包括：甲基异丁基酮、2-庚酮、环庚酮和环己酮。醚溶剂的例子是四氢呋喃，而乳酸乙酯和丙酸乙氧基乙酯是可用于本发明的酯溶剂的例子。
在上述各种溶剂中，本发明优选使用乙二醇醚，如PGMEA。
除上述必要组分外，本发明的化学放大的抗蚀剂组合物还可以包括至少一种光敏剂(photosensitizer)、至少一种碱、至少一种溶解调节剂(DMA)、至少一种表面活性剂及其任意组合或混合物如光敏剂和碱。
任选的光敏剂由含能够在中UV、深UV、远UV、X射线或电子束范围内吸收辐射的发色团的化合物构成。这些化合物的例子包括但不限定为：9-蒽甲醇、香豆素、9，10-二(三甲氧基甲硅烷基乙炔基)蒽和含有这些发色团的聚合物。在这些化合物中，高度优选用9-蒽甲醇作为光敏剂。
可用在本发明中的任选的碱包括但不限定为：黄连素、十六烷基三甲基氢氧化铵、1，8-二(二甲基氨基)萘、四丁基氢氧化铵(TBAH)、胺、聚胺等。当本发明的化学放大抗蚀剂组合物中使用碱时，高度优选用TBAH作为碱。
本发明的抗蚀剂组合物可任选地含有溶解调节剂(DMA)。DMA添加剂通常能够和/或提高响应传统的含水碱性显影剂溶解超细刻蚀特征(ultrafinelithographic features)的能力。DMA添加剂优选的优选特征在于存在至少一个脂环部分。DMA添加剂优选含有至少约10个碳原子，更优选至少14个碳原子，最优选约14-60个碳原子。DMA添加剂优选含有一个或多个附加部分，如酸不稳定侧基，这些附加部分在酸存在下进行裂解，从而提供一种能够促进抗蚀剂辐射曝光部分的碱性溶解度的组分。优选的DMA添加剂选自：饱和甾族化合物、非甾族脂环化合物以及在至少两个脂环部分之间有多个酸不稳定的连接基团的非甾族多脂环化合物。更优选的DMA添加剂包括石胆酸盐(酯)，如叔丁基-3-三氟乙酰基石胆酸盐(酯)、叔丁基金刚硼(adamantine)羧酸盐(酯)和二金刚硼基(bis-adamantyl)叔丁基羧酸盐(酯)。二金刚硼基叔丁基羧酸盐(酯)是最优选的DMA添加剂。如果需要，可以使用DMA添加剂的组合。
可用在本发明中的任选的表面活性剂包括能够改善本发明的化学放大的抗蚀剂组合物的涂布均质性(coating homogeneity)的任何表面活性剂。其例子包括：含氟表面活性剂如3M的FC-430和含硅氧烷的表面活性剂如UnionCarbide的Silwet系列。
根据本发明，本发明的化学放大的抗蚀剂组合物包括约5wt％至约30wt％的化学放大的基础聚合物、约50wt％至约90wt％的溶剂和约0.5wt％至约10wt％的含噻吩的光酸生成剂(所说的含噻吩的光酸生成剂的所述重量百分数是基于组合物中存在的基础聚合物的总重量)。当使用光敏剂时，其存在量是基于组合物中存在的基础聚合物总重量的约0.001wt％至约8wt％。如果使用碱，则任选的碱的存在量是基于组合物中存在的基础聚合物总重量的约0.1wt％至约1wt％。当使用表面活性剂时，其存在量一般是基于组合物中存在的基础聚合物总重量的约0.001wt％至约0.1wt％。当使用DMA时，其存在量一般是基于组合物中存在的基础聚合物总重量的约5wt％至约25wt％。
更优选的是，本发明的化学放大的抗蚀剂组合物包括基于组合物中存在的基础聚合物总重量的约10wt％至约20wt％的化学放大的基础聚合物、约80wt％至约90wt％的溶剂和约1wt％至约5wt％的含噻吩的光酸生成剂，任选的基于组合物中存在的基础聚合物总重量的约0.01wt％至约5wt％的光敏剂，任选的基于组合物中存在的基础聚合物总重量的约0.1wt％至约0.5wt％的碱，任选的基于组合物中存在的基础聚合物总重量的约10wt％至约20wt％的DMA，和任选的基于组合物中存在的基础聚合物总重量的约0.001wt％至约0.01wt％的表面活性剂。
注意：上面给出的含量只是例示性的，本发明中也可以使用其它含量的一般用在光刻蚀工业中的每一种上述组分。
用光刻蚀领域中常用的传统加工方法制备本发明的化学放大的抗蚀剂组合物。例如，可以用下述方法制备化学放大的抗蚀剂组合物：将上述基础聚合物中的一种溶解在合适的溶剂中，然后向其中加入一种或多种本发明的含噻吩的光酸生成剂。
采用本发明的化学放大的抗蚀剂组合物通过本领域公知的传统方法为基底提供所需图案。这包括：利用旋涂法或其它类似技术将本发明的化学放大的抗蚀剂组合物沉积在需要构图的基底上，任选地将沉积的化学放大的抗蚀剂组合物加热，从中除去任何溶剂，将化学放大抗蚀剂进行辐射图案曝光，用传统的显影剂溶液将图案显影，用传统的刻蚀法如活性离子刻蚀法将图案从化学放大的抗蚀剂转印到下面的基底上，然后用本领域普通技术人员熟知的传统剥离法(stipping process)除去化学放大的抗蚀剂。
具体来说，本发明的抗蚀剂组合物(含有本发明的酸生成剂)特别适用于在半导体基底上生产集成电路时使用的刻蚀法。该组合物特别适用于使用248nm或193nm的UV辐射的刻蚀法。如果需要使用其它辐射(如：中UV、X射线或电子束)，则通过向组合物中加入适当的染料或感光剂调节(如果需要)本发明的组合物。下面说明本发明的抗蚀剂组合物在半导体刻蚀法中的一般应用。
半导体刻蚀应用通常涉及将图案转印到半导体基底上的材料层上。半导体基底的材料层可以是金属导体层、陶瓷绝缘体层、半导体层或其它材料，这取决于生产工艺的阶段和最终产品需要的材料组(material set)。在许多情况下，在施用抗蚀剂层之前要在材料层上涂布消反射涂层(ARC)。ARC层可以是能够和酸催化的抗蚀剂相容的任何传统ARC。
一般用旋涂法或其它技术将含溶剂的抗蚀剂组合物涂布在需要的半导体基底上。然后优选将具有抗蚀剂涂层的基底加热(预曝光烘焙)，以除去溶剂并改善抗蚀剂涂层的粘附性。涂层厚度优选尽可能薄，但前提条件是厚度优选基本均匀，刻蚀剂涂层足以经受后续工艺(一般来说是活性离子刻蚀)，从而能够将刻蚀图案转印到下面的基底材料层上。预曝光烘焙步骤优选进行约10秒至15分钟，更优选约15秒至1分钟。预曝光烘焙温度可以根据抗蚀剂的玻璃化转变温度而改变。
除去溶剂后，将抗蚀剂涂层在需要的辐射(如：193nm的紫外线辐射)下进行图案曝光。如果使用扫描粒子束如电子束，则通过将粒子束在基底上扫描并选择性地在所需图案中应用粒子束可以完成图案曝光(pattemwiseexposure)。更典型的是，如果使用波状射线形式如193nm的紫外线辐射，则通过置于抗蚀剂涂层上的掩模进行图案曝光。
在所需的图案曝光后，一般将抗蚀剂层进行烘焙，进一步完成酸催化的反应和提高曝光图案的对比度。后曝光烘焙(post-exposure bake)优选在约100℃-170℃下，更优选在约125℃-160℃下进行。后曝光烘焙优选进行约30秒至5分钟。
后曝光烘焙后，优选用下述方法得到(显影)具有所需图案的抗蚀剂结构：使抗蚀剂层与选择性溶解正抗蚀剂情况下抗蚀剂曝光区域(或负抗蚀剂情况下的非曝光区域)的碱性溶液接触。优选的碱性溶液(显影剂)是四甲基氢氧化铵的水溶液。优选的是，可以用传统的0.26N含水碱性溶液对本发明的抗蚀剂组合物进行显影。也可以用0.14N或0.21N或其它含水碱性溶液对本发明的抗蚀剂组合物进行显影。然后，一般是将在基底上得到的抗蚀剂结构干燥，除去任何残留的显影剂溶剂。本发明的抗蚀剂组合物的一般特征是产品的抗蚀剂结构具有很高的抗蚀性。在一些情况下，可以通过本领域公知的方法用后甲硅烷基化技术(post-silylation technique)进一步提高抗蚀剂结构的抗蚀性。
然后可以将抗蚀剂结构的图案转印到下面的基底材料(如：陶瓷、金属或半导体)上。一般用活性离子刻蚀或一些其它刻蚀技术进行转印。在活性离子刻蚀技术中，抗蚀剂层的抗蚀性特别重要。因此，如同可以将本发明的组合物和得到的抗蚀剂结构用在集成电路器件的设计中一样，可以用本发明的组合物和得到的抗蚀剂结构产生构图的材料层结构如金属线路(metalwiring 1ines)、触点的孔或插孔(vias)、绝缘部分(如：波形花纹的沟槽(damascene trenches)或浅沟槽电离(shallow trench isolation))、电容器结构的沟槽等。
形成这些特征(陶瓷、金属或半导体)的方法一般包括提供将要构图的基底的材料层或部分，在材料层或部分上涂布抗蚀剂涂层，使抗蚀剂进行图案曝光，使曝光的抗蚀剂与溶剂接触而将图案显影，在图案空间内刻蚀抗蚀剂涂层下面的层，从而形成构图的材料层或基底部分，从基底中除去所有残留的抗蚀剂。在一些情况下，在抗蚀剂涂层下面可以使用硬质掩模(hard mask)，以促进图案向更下面的材料层或部分上转印。这些方法的例子公开在美国专利4855017、5362663、5429710、5562801、5618751、5744376、5801094和5821169中，将这些专利的公开内容引入本发明中作为参考。图案转印方法的其它例子描述在“Semiconductor Lithography，Principles，Practices，andMaterials”中，由Wayne Moreau著，Plenum Press(1988)第12和13章中，将其引入本发明中作为参考。应当理解的是，本发明并不限于任何具体的刻蚀技术或器件结构。
给出下述实施例用于例示本发明的保护范围和精神。因为这些实施例只是例示性的，因此本发明并不限于这些实施例。
实施例1
合成二甲基-(2-噻吩基)锍全氟丁烷磺酸盐
在室温下向在20ml硝基甲烷中含有1.07g(0.0082mol)的2-(甲硫基)噻吩和3.55g(0.0246mol)的甲基碘的混合物中滴加在50ml硝基甲烷中含有3.34g(0.0082mol)全氟丁烷磺酸银的溶液。在室温下将得到的混合物搅拌约15小时。将反应混合物通过Celite过滤，从中除去任何白色沉淀物。将滤液浓缩至约10ml，然后沉淀到120ml乙醚中。通过真空过滤收集白色固体，通过用己烷/乙酸乙酯进行再结晶将其进一步纯化。最终产量是2.83g(78％)。用NMR波谱法对产品进行鉴定，产品是二甲基-(2-噻吩基)锍全氟丁烷磺酸盐。熔点是75℃。
Figure A0281255500141
实施例2
含噻吩的光酸生成剂(PAG)的吸收性
将5.25g环烯烃-马来酸酐共聚物溶解在34.4g丙二醇单甲醚乙酸酯(PGMEA)中。将溶液等分成两份。向其中的一份中加入0.052g(0.00012mol)二甲基-(2-噻吩基)锍全氟丁烷磺酸盐。PAG完全溶解后，这两份溶液都通过0.2 m孔径的过滤器过滤。将得到的滤液旋涂在石英基底上，然后在约130℃的加热板上烘焙约60秒。然后用Cary 400 Bio UV可见光分光光度计测定两种膜在193nm下的吸收性。测定的两种膜吸收性的差值是0.03μm-1，这是由二甲基-(2-噻吩基)锍全氟丁烷磺酸盐(相对于聚合物的0.0045mol％)造成的。
为了比较，以同样的方式测定二甲基(4-甲苯基)锍全氟丁烷磺酸盐的吸收性。在相同的浓度(相对于聚合物的0.0045mol％)下，测定的二甲基(4-甲苯基)锍全氟丁烷磺酸盐的吸收性是0.16μm-1，比二甲基-(2-噻吩基)锍全氟丁烷磺酸盐高5倍以上。
实施例3
刻蚀性评价
为了进行刻蚀试验，将下述以重量份表示的材料组合在一起，制备含二甲基-(2-噻吩基)锍全氟丁烷磺酸盐(PAG)的光致抗蚀剂组合物。
丙二醇单甲醚乙酸酯                                87.34
聚(1-甲基环戊基-5-降冰片烯-2-羧酸酯-共-5-降冰片   11
烯-2-螺内酯(spirolactone)-共-5-降冰片烯-2-羧酸)
二甲基-(2-噻吩基)锍全氟丁烷磺酸盐                      0.33
2，5-二(金刚烷(adamatane)-1-羧基氧)-2，5-二甲基己烷    1.32
四丁基氢氧化铵                                         0.011
在涂布在硅片上的消反射材料(AR19，Shipley Company)层上旋涂光致抗蚀剂组合物(30秒内)。在真空加热板上将光致抗蚀剂层在约130℃下软烘焙(soft-baked)约60秒，生成约0.4μm厚的膜。然后将硅片在193nm辐射(Nikonstepper，0.6NA)下曝光。曝光图案是接触孔阵列。在约130℃的真空加热板上将曝光硅片后曝光烘焙90秒。然后用0.263N的四甲基氢氧化铵显影剂将硅片显影(搅炼(puddle))。用扫描电子显微镜(SEM)检验图案。可以分辨180nm的接触孔(325nm的节距)。
虽然已经用本发明的优选实施方案对本发明进行了具体演示和说明，但是本领域普通技术人员应当理解：在不背离本发明的精神和保护范围的情况下可以对其形式和细节进行上述及其它变化。因此，本发明不限于上述确切的形式和细节，这些形式和细节的变化都落在权利要求书的保护范围内。

Claims (10)

1、一种光酸生成剂，用于产生使化学放大的基础聚合物的酸敏侧链化学裂解的酸，该光酸生成剂包括具有一个下述通式的含噻吩的化合物：
Figure A0281255500021
或
Figure A0281255500022
其中，R1、R2或R3中至少有一个是噻吩或被烷基、烷氧基或环烷基取代的噻吩，不含噻吩部分的其余R1、R2或R3独立地选自烷基、环烷基和芳基，或者R1、R2或R3中至少有一个连接在一起形成具有约4至约8个环碳原子的环状部分；并且Y是抗衡离子。
2、根据权利要求1的光酸生成剂，其中，Y是卤素、全氟化的烷基磺酸盐、全氟化的芳基磺酸盐、全氟化的烷基磺酰基甲基化物、全氟化的烷基磺酰基酰亚胺、全氟化的芳基磺酰基甲基化物或全氟化的芳基磺酰基酰亚胺。
3、根据权利要求1的光酸生成剂，其中，所述含噻吩的化合物选自二甲基-(2-噻吩基)锍全氟化的烷基磺酸盐、二苯基-2-噻吩基锍全氟化的烷基磺酸盐和2-噻吩基-四氢噻吩鎓全氟化的烷基磺酸盐。
4、根据权利要求1的光酸生成剂，其中，所述含噻吩的化合物是二甲基(2-噻吩基)锍全氟化的烷基磺酸盐。
5、一种化学放大的抗蚀剂组合物，其包括：
(a)至少一种化学放大的基础聚合物；
(b)至少一种光酸生成剂，其中，所述至少一种光酸生成剂是权利要求1-4中任一的光酸生成剂；和
(c)用于溶解所述至少一种化学放大的基础聚合物的溶剂。
6、根据权利要求5的化学放大的抗蚀剂组合物，其中，所述至少一种化学放大的基础聚合物是酸敏聚合物，其含有能够被所述至少一种光酸生成剂产生的酸裂解的酸敏侧链。
7、根据权利要求5的化学放大的抗蚀剂组合物，其中，所述至少一种化学放大的基础聚合物是含苯酚的树脂。
8、根据权利要求5的化学放大的抗蚀剂组合物，其中，所述至少一种化学放大的基础聚合物是聚(甲基)丙烯酸酯、环烯烃和马来酸酐的共聚物、环烯烃加成聚合物、环烯烃-马来酸酐-(甲基)丙烯酸酯杂聚物或环烯烃-(甲基)丙烯酸酯聚合物。
9、根据权利要求5的化学放大的抗蚀剂组合物，其中，所述至少一种化学放大的基础聚合物是含氟的聚合物或含硅的聚合物。
10、一种在基底上形成构图的材料结构的方法，所述材料选自半导体、陶瓷和金属，该方法包括：
(a)为基底提供所述材料层，
(b)将权利要求5-9中任一的化学放大的抗蚀剂组合物涂布在所述基底上，在所述基底上形成抗蚀剂涂层，
(c)将所述基底进行图案曝光，所述曝光使所述抗蚀剂涂层的曝光区域中的光酸生成剂产生酸，
(d)使所述基底与含水碱性显影剂溶液接触，所述显影剂溶液将所述抗蚀剂涂层部分选择性溶解，显示出构图的抗蚀剂结构，和
(e)将抗蚀剂结构图案转印到所述材料层上，方法是通过所述抗蚀剂结构图案中的空间将图案刻蚀在所述材料层中。
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