專利名稱：親水性光致產(chǎn)酸劑和包含它的抗蝕劑組合物的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種新型的親水性光致產(chǎn)酸劑以及包含該親水性光致產(chǎn)酸劑的抗蝕劑組合物，所述光致產(chǎn)酸劑均勻地分散在抗蝕劑膜中，從而提高了抗蝕劑圖案的線邊緣粗糙度等。
背景技術(shù)：
用于包括光刻工藝的半導(dǎo)體微細(xì)加工的化學(xué)放大正性抗蝕劑組合物包含光致產(chǎn)酸劑，所述光致產(chǎn)酸劑包含一種當(dāng)光照射時(shí)產(chǎn)生酸的化合物。
光致產(chǎn)酸劑吸收用于半導(dǎo)體圖案工藝的光。關(guān)于通常用作光致產(chǎn)酸劑的鎗鹽，鎗鹽的陽離子部分轉(zhuǎn)變成自由基形式以其它形態(tài)的分子存在，陰離子部分產(chǎn)生酸且該酸在光照射后在晶片烘干過程中擴(kuò)散至抗蝕劑膜。
在這樣的過程中，光致產(chǎn)酸劑直接影響抗蝕劑劑的分辨率和線邊緣粗糙度等，這是由于多種因素，例如吸光能力、由吸光性引起的產(chǎn)酸效率、由陰離子產(chǎn)生的酸的擴(kuò)散能力和陰離子酸強(qiáng)度而造成。
另外，為了得到優(yōu)異的平滑形，用于化學(xué)放大抗蝕劑材料的光致產(chǎn)酸劑應(yīng)該均勻地分散在抗蝕劑組合物中。因此，在抗蝕劑溶劑中的光致產(chǎn)酸劑的溶解度和其與樹脂的相溶性是相當(dāng)重要的。然而，常規(guī)光致產(chǎn)酸劑在抗蝕劑溶劑中不具有優(yōu)異的溶解度，并且與樹脂間的相溶性較差，且難以低成本制造。
專利文獻(xiàn)
(專利文獻(xiàn)I)韓國特許公開第2007-0071121號(hào)(2007年7月4日公開)
(專利文獻(xiàn)2)韓國特許公告第0669183(2007年I月9日授權(quán))
(專利文獻(xiàn)3)韓國特許公告第0829615號(hào)(2008年5月7日授權(quán))發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的一個(gè)方面提供了一種親水性光致產(chǎn)酸劑，所述親水性光致產(chǎn)酸劑均勻地分散在抗蝕劑膜中，從而改善了抗蝕劑圖案的特性(例如線邊緣粗糙度等)。
本發(fā)明的另一方面是提供一種包含上述親水性光致產(chǎn)酸劑的抗蝕劑組合物。
根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，提供了所述親水性光致產(chǎn)酸劑由具有以下式I或式2所示結(jié)構(gòu)的第一(甲基)丙烯酸酯和選自第二(甲基)丙烯酸酯、烯烴類化合物及它們的混合物的可聚合單體共聚而制得，所述可聚合單體的每一種包含選自羥基、羧基、內(nèi)酯基、腈基和鹵素基團(tuán)的官能團(tuán):
[式I]
權(quán)利要求
1.一種親水性光致產(chǎn)酸劑，所述親水性光致產(chǎn)酸劑由具有下式I或2所示結(jié)構(gòu)的第一(甲基)丙烯酸酯和選自第二(甲基)丙烯酸酯、烯烴類化合物及它們的混合物的可聚合單體共聚而制得，所述可聚合單體的每一種包含選自羥基、羧基、內(nèi)酯基、腈基和鹵素基團(tuán)的官能團(tuán): [式I]
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的親水性光致產(chǎn)酸劑，其中，在式I中，R11是氫原子或C1-C4烷基; R12選自Cl-ClO亞烷基、C2-C10亞烯基、Cl-ClO雜亞烷基、C2-C10雜亞烯基、C3-C18亞環(huán)烷基、C3-C18亞環(huán)烯基、C2-C18雜環(huán)亞烷基和C3-C18雜環(huán)亞烯基；和 X1選自包含選自氟基、全氟烷基和氰基中的官能團(tuán)的Cl-Cio亞烷基；C6-C18亞芳基；和雜亞芳基。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的親水性光致產(chǎn)酸劑，其中，在式I中，X1選自二氟亞甲基、氰基亞甲基和亞苯基。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的親水性光致產(chǎn)酸劑，其中，在式I中，Y+是由上式3表示的化合物， 在式3中，R31 > R32和R33各自獨(dú)立地選自Cl-ClO烷基、Cl-ClO鏈烯基、C3-C14單環(huán)環(huán)烷基、C8-C18雙環(huán)環(huán)烷基、C10-C30三環(huán)環(huán)烷基、C10-C30四環(huán)環(huán)烷基、C3-C18環(huán)烯基和C6-C18芳基，其中R31、R32和R33的一個(gè)或多個(gè)氫原子各自獨(dú)立地被選自鹵素基團(tuán)、羥基、羧基、硫基、Cl-ClO烷基、Cl-ClO烷氧基、C6-C18芳基、(C1-C10烷基)硫基、C6-C18芳氧基、(甲基)丙烯酰氧基、(C1-C10烷基)羰基氧基以及它們的組合中的任何取代基取代。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的親水性光致產(chǎn)酸劑，其中，在式I中，Y+具有由下式6a 6r中的一個(gè)所表示的結(jié)構(gòu):
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的親水性光致產(chǎn)酸劑，其中，在式2中，R21是氫原子或C1-C4烷基；R22選自Cl-ClO亞烷基、C2-C10亞烯基、Cl-ClO雜亞烷基、C2-C10雜亞烯基、C3-C18亞環(huán)烷基、C3-C18亞環(huán)烯基、C2-C18雜環(huán)亞烷基和C3-C18雜環(huán)亞烯基；和 R23和R24各自獨(dú)立地選自Cl-ClO烷基、Cl-ClO鏈烯基、C3-C14單環(huán)環(huán)烷基、C8-C18雙環(huán)環(huán)烷基、C10-C30三環(huán)環(huán)烷基、C10-C30四環(huán)環(huán)烷基、C3-C18環(huán)烯基、C6-C18芳基和C5-C18雜環(huán)基。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的親水性光致產(chǎn)酸劑，其中，在式2中，R23和R24各自獨(dú)立地選自C1-C4烷基、C2- C4鏈烯基和下式5a 5u所表示的化合物；
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的親水性光致產(chǎn)酸劑，其中，在式2中，是由式4表示的化合物， 其中，在式4中，R41選自Cl-ClO亞烷基、C2-C10亞烯基、Cl-ClO雜亞烷基、C2-C10雜亞烯基、C3-C14單環(huán)環(huán)亞烷基、C8-C18雙環(huán)環(huán)亞烷基、C10-C30三環(huán)環(huán)亞烷基、C10-C30四環(huán)環(huán)亞烷基、C3-C18環(huán)亞烯基、C2-C18雜環(huán)亞烷基以及C3-C18雜環(huán)亞烯基； R42選自氫原子、鹵素原子、Cl-ClO烷基、C2-C10鏈烯基、Cl-ClO烷氧基、C2-C10烷氧基烷基、Cl-ClO鹵代烷基、Cl-ClO鹵代烷氧基、Cl-ClO烷硫基、C3-C14單環(huán)環(huán)烷基、C8-C18雙環(huán)環(huán)烷基、C10-C30三環(huán)環(huán)烷基、C10-C30四環(huán)環(huán)烷基、C3-C18環(huán)烯基、C6-C18芳基、C7-C18芳烷基和 I一0 一(wdiT(w3)，其中 W1 是-(C=O)-或-(SO2) -，W2 是 C1-C5 亞烷基或 C1-C5雜亞烷基，W3是氫原子、鹵素基團(tuán)、C1-C5烷基、C2-C10鏈烯基、C1-C5烷氧基、C1-C5鹵代烷基、(C1-C5烷基)硫基、C3-C5環(huán)烷基、C6-C18芳基、(C6-C18芳基)氧基、(C6-C18芳基)硫基、C5-C18雜環(huán)基以及它們的組合； X2是其中至少一個(gè)氫原子被氟基取代的Cl-Cio氟代亞烷基。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的親水性光致產(chǎn)酸劑，其中，在式2中，Z—選自由式7a 7r!和式8a 8x所表示的官 能團(tuán):
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的親水性光致產(chǎn)酸劑，其中，所述第二(甲基)丙烯酸酯是由 下式9表示的共聚物[式9]
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的親水性光致產(chǎn)酸劑，其中，R92是氫原子或選自Cl-ClO烷基、C2-C10鏈烯基、C3-C14單環(huán)環(huán)烷基、C8-C18雙環(huán)環(huán)烷基、C10-C30三環(huán)環(huán)烷基、C10-C30四環(huán)環(huán)烷基、C3-C18環(huán)烯基、C6-C18芳基、C7-C18芳烷基和C2-C18雜環(huán)基，它們中的每一個(gè)包含選自羥基、羧基、內(nèi)酯基、腈基和鹵素基團(tuán)中的官能團(tuán)。
12.根據(jù)權(quán)利要求10所述的親水性光致產(chǎn)酸劑，其中，在式9中，R92選自羥甲基、羥乙基、羥丙基以及由式10-1 10-30表示的化合物:
13.根據(jù)權(quán)利要求1所述的親水性光致產(chǎn)酸劑，其中，所述可聚合單體選自環(huán)烯烴、乙稀基、苯乙稀以及它們的衍生物，它們中的每一個(gè)包含選自輕基、竣基、內(nèi)酷基、臆基和齒素基團(tuán)中的官能團(tuán)。
14.根據(jù)權(quán)利要求1所述的親水性光致產(chǎn)酸劑，其中，所述可聚合單體具有下式11所表示的結(jié)構(gòu): [式 11]
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的親水性光致產(chǎn)酸劑，其中，在式11中，A選自Cl-ClO亞烷基、C2-C10亞烯基、C3-C14單環(huán)亞環(huán)烷基、C8-C18雙環(huán)亞環(huán)烷基、C10-C30三環(huán)亞環(huán)烷基、C10-C30四環(huán)亞環(huán)烷基、C6-C18環(huán)亞烯基、Cl-ClO雜亞烷基、C2-C10雜亞烯基、C5-C18雜環(huán)基和其組合，它們的每一個(gè)都包含羥基。
16.根據(jù)權(quán)利要求14所述的親水性光致產(chǎn)酸劑，其中，在式11中，A選自-OCH(OH)-、-COCH(OH)-、-COCH2CH(OH)-' -CH(OH)-、-CH(OH)CH2' -CH(OH)-O-, -CH(OH)-O-CH2-, -CH(OH)CH2-O-' -CH(OH) -O-CH2CH2-, -CH(OH) CH2-O-CH2-, -CH(OH) CH2CH2-O-, -CH(OH) -O-CH2CH2CH2-、-CH(OH) CH2-O-CH2CH2-, -CH(OH)CH2CH2-O-CH2-' -C(OH) (CH3)-、-C(CH3)2CH(OH)-' -CH(CH3)CH(OH)-、-C(OH) (CH2CH3)-'-C(OH) (OCH3)-'-C(CF3) (OCH2(OH))-,-CH(OH)-S-,-CH(OH)-S-CH2-,-CH (OH) CH2-S-' -CH (OH) -S-CH2CH2-' -CH (OH) CH2-S-CH2-' -CH (OH) CH2CH2-S-' -CH (OH) -S-CH2CH2CH2-、-CH (OH) CH2-S-CH2CH2-'-CH (OH) CH2CH2-S-CH2'-C (OH) (CH2) CH-,-CH (CH2CH2 (OH)) -、-CH (OH)CO-、-CH (OH) CH2CO-' -CH (CH3) CH (OH) CO-、-C (OH) (CH3) -、-C (OH) =CH-, -CH (OH) CH=CH-, -C (OH)=CHCH2-' -C (OH) =CH-O-, -C (OH) =CH-S-和-C (OH) =CHCO-
17.根據(jù)權(quán)利要求14所述的親水性光致產(chǎn)酸劑，其中，在式11中，B優(yōu)選選自甲基、乙基、叔丁基、異丙基和由式12a 12i表不的化合物:
18.根據(jù)權(quán)利要求1所述的親水性光致產(chǎn)酸劑，其中，所述第一(甲基)丙烯酸酯和所述可聚合單體以重量比1:99 99:1進(jìn)行聚合。
19.根據(jù)權(quán)利要求1所述的親水性光致產(chǎn)酸劑，其中，所述親水性光致產(chǎn)酸劑選自式15 23所表示的化合物:[式 15]
20.根據(jù)權(quán)利要求1所述的親水性光致產(chǎn)酸劑，其中，所述親水性光致產(chǎn)酸劑通過凝膠滲透色譜法(GPC)測得的相對于聚苯乙烯的重均分子量為1，000 500，000g/mol。
21.根據(jù)權(quán)利要求1所述的親水性光致產(chǎn)酸劑，其中，所述親水性光致產(chǎn)酸劑的重均分子量與數(shù)均分子量的比值為I 5。
22.—種抗蝕劑組合物，所述抗蝕劑組合物包含根據(jù)權(quán)利要求1 21中任一項(xiàng)所述的親水性光致產(chǎn)酸劑。
23.根據(jù)權(quán)利要求22所述的抗蝕劑組合物，其中，相對于100重量份的所述抗蝕劑組合物的固體含量，所述親水性 光致產(chǎn)酸劑以0.3 10重量份的量存在。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種親水性光致產(chǎn)酸劑和含有它的抗蝕劑組合物，所述親水性光致產(chǎn)酸劑由具有以下式1或2所示結(jié)構(gòu)的第一(甲基)丙烯酸酯和選自第二(甲基)丙烯酸酯、烯烴類化合物及它們的混合物中的可聚合單體共聚而制得，該可聚合單體的每一種包含選自羥基、羧基、內(nèi)酯基、腈基和鹵素基團(tuán)所構(gòu)成的組中的官能團(tuán)[式1][式2]其中，各個(gè)取代基在說明書中限定。所述親水性光致產(chǎn)酸劑均勻地分散在抗蝕劑膜中，從而改善了抗蝕劑圖案的線邊緣粗糙度。
文檔編號(hào)G03F7/004GK103186045SQ20121057625
公開日2013年7月3日 申請日期2012年12月26日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月28日
發(fā)明者尹隊(duì)卿, 柳京辰, 李承宰, 朱炫相 申請人:錦湖石油化學(xué)株式會(huì)社