專利名稱：杯芳烴化合物和包含該杯芳烴化合物的抗蝕劑組合物的制作方法
杯芳烴化合物和包含該杯芳烴化合物的抗蝕劑組合物相關(guān)申請的交叉參考本申請是于2011年9月23日提交的美國臨時申請第61/538，672號的非臨時申請，其內(nèi)容在此全部引入并作參考。
背景技術(shù)：
用于先進(jìn)一代微光刻(即，超出193nm浸沒式光刻以及進(jìn)入到下一代光學(xué)例如電子束、X射線和在很短的13. 4nm波長工作的極紫外光刻)的設(shè)計原則趨向于越來越小的尺寸，例如30nm及以下。通常，焦深(DOF)隨著因數(shù)值孔徑(NA)變大而變大的分辨率而必然會減小，且從而抗蝕劑厚度也會減小以適應(yīng)越來越小的特征尺寸。隨著線寬的變窄和抗蝕劑的變薄，一致性問題，例如線邊緣粗糙度(LER)和分辨率，在限制光致抗蝕劑的表現(xiàn)和效能方面起到越來越重要的作用。這些現(xiàn)象在半導(dǎo)體設(shè)備的制造中是人們所感興趣的，例如，過度的LER可以導(dǎo)致在例如晶體管和柵構(gòu)造中低劣蝕刻和缺乏線寬控制，會潛在地造成電路短接和信號延遲。由于一般用于制備EUV光致抗蝕劑的聚合物材料的回轉(zhuǎn)半徑比所述LER要求的(即，小于3nm)大得多，當(dāng)澆鑄形成非晶薄膜時通常被稱作分子玻璃的小的、離散的和定義完善的分子已經(jīng)被認(rèn)為是發(fā)展EUV光致抗蝕劑平臺的可能候選者。分子玻璃已經(jīng)在負(fù)性和正性抗蝕劑中使用。美國專利申請公開號2010/0047709A1描述了基于杯[4]芳烴的低析出氣體的抗蝕劑，該杯[4]芳烴由間苯二酚或連苯三酚和具有例如側(cè)苯基或環(huán)己基的取代醛制備，且溶解控制基團(tuán)連接到間苯二酚/連苯三酚的羥基上。然而，仍然存在基于杯[4]芳烴的抗蝕劑的需求，該基抗蝕劑改進(jìn)了分辨率來滿足對于抗蝕劑具有想要的高分辨率和低LER的嚴(yán)格要求，以及具有在處理穩(wěn)定性上的進(jìn)一步改
盡
口 ο

發(fā)明內(nèi)容
現(xiàn)有技術(shù)的一個或多個以上或其它缺點(diǎn)可以通過根據(jù)本發(fā)明的分子玻璃化合物來克服，其包含式(I)的芳族化合物和式(II)的多環(huán)或稠環(huán)芳香醛的四聚反應(yīng)產(chǎn)物C6R1x(OR2)y (I)其中R1為H'FXn燒基、CV2tl齒燒基、C6_2(l芳基、C6_2(l齒芳基、C7_2(l芳燒基、或C7_2(l鹵代芳烷基，R2為H、CV2tl烷基、C1J鹵烷基，X為6-y且y為2或3，至少一個OR2基團(tuán)為羥基，并且至少兩個OR2基團(tuán)是彼此處于間位的，Ar1-CHO (II)其中，Ar1是取代的、鹵取代的或非取代的C4_2(l雜環(huán)含芳族基團(tuán)的部分，或取代的、鹵取代的或非取代的C8_2(l稠合多環(huán)芳基部分，以及作為與所述芳族化合物的羥基的加合物、與所述多環(huán)或稠合多環(huán)芳香醛的羥基的加合物、或者與包括至少以上之一的組合的加合物的酸可除去保護(hù)基團(tuán)。一種光致抗蝕劑，其包含所述分子玻璃化合物、溶劑以及光致酸產(chǎn)生劑。一種涂覆的基材，包括(a)其表面具有待形成圖案的一個或多個層的基材；以及(b)在待形成圖案的一個或多個層上的光致抗蝕劑組合物層。一種形成圖案化基材的方法，包括將涂覆的基材置于激發(fā)輻射中曝光。
具體實(shí)施例方式這里所披露的新型分子玻璃化合物具有改進(jìn)的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度，并且所述分子玻璃化合物基于由包括羥基和/或烷氧基的芳族化合物和稠環(huán)芳族或雜芳族醛的縮合來制備的新型杯[4]芳烴。所述羥基的一部分或全部與酸可除去保護(hù)基團(tuán)和/或非可清除側(cè)基反應(yīng)，來形成當(dāng)所述酸可除去基團(tuán)被除去時，或在所述加合物交聯(lián)的地方能夠呈現(xiàn)堿性溶解速率差異的加合物。這里所使用的“加合物”除非特別指定，指的是所述杯[4]芳烴的芳族羥基與所述酸可清除保護(hù)基團(tuán)和/或非可清除側(cè)基的加成或縮合產(chǎn)物。杯[4]芳烴是具有從酚類化合物與醛的反應(yīng)中獲得的交替結(jié)構(gòu)的離散環(huán)狀四聚化合物。核結(jié)構(gòu)優(yōu)選為具有羥基的芳族化合物和優(yōu)選也具有羥基的醛形成的碗型四聚杯 [4]芳烴。杯[4]芳烴存在四種不同的異構(gòu)體順-順-順，順-反-順，順-順-反，以及 反-反-反。典型地，熱力學(xué)最優(yōu)選的異構(gòu)體是順-順-順，在該異構(gòu)體中所有四個芳烴環(huán)在相同的方向上翻轉(zhuǎn)(flip)，從而所述杯[4]芳烴分子具有C4對稱軸，與之相比反-反-反異構(gòu)體具有C2對稱軸。當(dāng)使用羥基芳族化合物例如間苯二酚(1，3_ 二羥基苯)制備時，所述羥基通過在相鄰芳環(huán)上的羥基之間的幾何上有利的氫鍵的相互作用有效地鎖定構(gòu)象。該鎖定的構(gòu)象使得所述全順式杯[4]芳烴具有“碗型”結(jié)構(gòu)。所述分子玻璃化合物包括具有80°C或者更高1；但仍然保持非晶態(tài)特性的化合物。通過所述核杯[4]芳烴的結(jié)構(gòu)修飾(例如，通過使用具有稠合多環(huán)芳族或雜芳族結(jié)構(gòu)的空間大體積的芳香醛)或核杯[4]芳烴的結(jié)構(gòu)修飾與其側(cè)鏈上進(jìn)一步的結(jié)構(gòu)改變的結(jié)合(通過包括空間體積大或剛性側(cè)基和/或保護(hù)基團(tuán))來使Tg升高到高于80°C。當(dāng)保持好的成膜性和非晶特性時，這些分子玻璃化合物優(yōu)選的Tg高于100°C，以及高達(dá)120°C或者更高。在使用所述分子玻璃化合物和光致酸產(chǎn)生劑制備的光致抗蝕劑的涂覆薄膜進(jìn)行曝光的時候，乙縮醛保護(hù)基團(tuán)的酸解使得所述核部可溶于堿性顯影劑中?；谶@些分子玻璃化合物的光致抗蝕劑提供了好的溶解度差異，并且也是人們所期望的，因?yàn)榉肿硬ＡЩ衔镌黾拥腡g使得所述光致抗蝕劑能耐受更強(qiáng)烈的光刻處理?xiàng)l件，例如，在涂覆后烘烤(PAB)、曝光后烘烤(PEB)，具有對在隨后的基材刻蝕期間通常涉及到的升高溫度的穩(wěn)定性，以及特別是當(dāng)顯影22nm或更小的線時由于增加的光致抗蝕劑膜模量(modulus)而改善的圖案邊緣塌陷。因此，所述分子玻璃化合物基于那些優(yōu)選具有高Tg的杯[4]芳烴，其是具有羥基的芳族化合物與稠合多環(huán)芳族或雜芳族醛的四聚反應(yīng)產(chǎn)物。優(yōu)選地,所述芳族化合物如式(I)所示，C6R1x(OR2)y (I)其中R1為H、F、Cu燒基、CV2tl齒燒基、C6_2(l芳基、C6_2(l齒芳基、C7_2(l芳燒基、或C7_2(l鹵代芳烷基，R3為H、C1^20烷基、C1-20鹵烷基，X為6-y且y為2或3，至少一個OR2基為一羥基，并且至少兩個OR2基團(tuán)是彼此處于間位的。這里所使用的“鹵”指該基團(tuán)包括任何鹵素或其(F、Cl、Br、I)組合。優(yōu)選的鹵素是氟。式(I)的示例性的芳族化合物包括間苯二酚、連苯三酚、3-甲氧基苯酚、或3-乙氧基苯酹。優(yōu)選的是，多環(huán)或稠合多環(huán)芳香醛如式(II)所示Ar1-CHO (II)其中，Ar1是取代的、鹵取代的或非取代的C4_2(l雜環(huán)含芳基的部分，或取代的、鹵取代的或非取代的c8_2(l稠合多環(huán)芳族部分。優(yōu)選地，式(II)中Ar1是C8,芳基、C8,雜芳基、C8,鹵代芳基、C8,雜鹵代芳基、C8,芳烷基或者C7_2(l鹵代芳烷基。這里所使用的“取代”指的是包括取代基例如鹵素(即，？、(1、81*、1)、羥基、氨基、巰基、羧基、羧酸酯基/羧酸根、酰胺、腈、巰基、硫醚、二硫醚、硝基、C1,烷基、C1,烷氧基、C6,芳基、C6_10芳氧基、C7,烷芳基、C7,烷基芳氧基、或包括以上至少一種的組合?！胞u取代”指的是該基團(tuán)特別地包括鹵素取代基(即，F(xiàn)、Cl、Br、I)，且可以單獨(dú)包括這些的鹵素，或與以上所列的其它取代基的結(jié)合?？梢岳斫獾氖牵瑢τ谶@里結(jié)構(gòu)式揭示的任何基團(tuán)或結(jié)構(gòu)可以是這樣取代的，除非有特別的指明，或者這種取代將會明顯不利地影響所得到結(jié)構(gòu)的期望屬性時。更優(yōu)選地，式(II)的所述多環(huán)或稠合多環(huán)芳香醛包括式(III)或(IV)的醛
權(quán)利要求
1.一種分子玻璃化合物，其包含 A)式(I)的芳族化合物與式(II)的多環(huán)或稠合多環(huán)芳香醛的四聚反應(yīng)產(chǎn)物C6R1x(OR2)y (I) 其中R1為H、F、C1^20烷基、CV2tl鹵烷基、C6_2(l芳基、C6_2(l鹵芳基、C7_2(l芳烷基、或C7_2Q鹵代芳烷基，R2為HX1^烷基、C1^鹵烷基，X為6-y且y為2或3，至少一個OR2基團(tuán)為羥基，并且至少兩個OR2基團(tuán)是彼此處于間位的； Ar1-CHO (II) 其中，Ar1是取代的、鹵取代的或非取代的C4_2(l雜環(huán)含芳族基團(tuán)的基團(tuán)，或取代的、鹵取代的或非取代的C8_2(l稠合多環(huán)芳族部分，和 B)酸可除去保護(hù)基團(tuán)，其作為與芳族化合物的羥基的加合物、與所述多環(huán)或稠合多環(huán)芳香醛的羥基的加合物、或與包括以上至少之一的組合的加合物。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的分子玻璃化合物，其中，(I)式的所述芳族化合物是間苯二酚、鄰苯三酚、3-甲氧基苯酚或3-乙氧基苯酚。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的分子玻璃化合物，其中式(II)中的Ar1為C8,芳基、C8,雜芳基、C8,鹵代芳基、C8,雜鹵代芳基、C8,芳烷基、或者c7_2(l鹵代芳烷基。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的分子玻璃化合物，其中所述多環(huán)或稠合多環(huán)芳香醛具有結(jié)構(gòu)式(III)或(IV)
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的分子玻璃化合物，其中，所述酸可除去保護(hù)基團(tuán)是乙烯基醚的加合物、叔烷基酯的加合物、叔烷基羰基的加合物、或者包括以上至少之一的組合的加合物。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的分子玻璃化合物，其中，所述酸可除去基團(tuán)包括 式(V)的部分-(L1)m-C( = O)-O-C (R8)3 (V) 其中，L1是CV2tl連接基團(tuán)，m是O或1，每一 R8是獨(dú)立取代的或非取代的，且為C"。烷基、C1^20鹵代烷基、C6_20芳基、C6_20鹵代芳基、C7_20芳烷基或C7_2(l鹵代芳烷基，其中兩個或更多個相鄰的R8基團(tuán)任選地通過單鍵彼此連接； 所述四聚反應(yīng)產(chǎn)物的羥基與具有結(jié)構(gòu)式(VI)的芳族乙烯基醚的加合物C (R9) 2 = C (R10) -O- (L) n-Rn (VI) 其中，R9與w各自單獨(dú)為單鍵、H、C1^20烷基、C1^20鹵代烷基、C6_20芳基、C6_20鹵代芳基、c7_20芳烷基或C7_2(l鹵代芳烷基，L為C1J連接基團(tuán)，η為O或1，R11是取代或非取代的、單環(huán)、多環(huán)或稠合多環(huán)C1J脂族基團(tuán)或C6_2(l的含芳族基團(tuán)的基團(tuán)，其中，當(dāng)R9或w中之一或兩個為單鍵且η為O時，R9和R10連接至IJ R11 ； 或包括以上酸可除去基團(tuán)中的至少之一的組合。
7.—種光致抗蝕劑，其包含權(quán)利要求1-6任一項(xiàng)所述的分子玻璃化合物。
8.—種光致抗蝕劑，其包含權(quán)利要求1-6任一項(xiàng)所述的分子玻璃化合物、溶劑以及光致酸產(chǎn)生劑。
9.一種涂覆的基材，包括(a)在其表面上具有待形成圖案的一個層或多個層的基材；以及，(b)在待形成圖案的一個層或多個層上的權(quán)利要求7或8所述的光致抗蝕劑組合物層。
10.一種形成圖案化基材的方法，包括將權(quán)利要求9所述的涂覆的基材置于激發(fā)輻射中曝光。
11.如權(quán)利要求10所述的方法，其中所述曝光采用電子束和/或EUV輻射。
全文摘要
一種分子玻璃化合物，其包括式(I)的芳族化合物與(II)的多環(huán)或稠合多環(huán)芳香醛的四聚反應(yīng)產(chǎn)物，C6R1x(OR2)y(I)其中，R1為，H、F、C1-20烷基、C1-20鹵烷基、C6-20芳基、C6-20鹵芳基、C7-20芳烷基、或C7-20鹵代芳烷基，R2為H、C1-20烷基、C1-20鹵烷基，x為6-y且y為2或3，至少一個OR2基團(tuán)為羥基，以及至少兩個OR2基團(tuán)是彼此處于間位的；Ar1-CHO(II)其中，Ar1是取代的、鹵取代的或非取代的C4-20雜環(huán)含芳族基團(tuán)的基團(tuán)，或取代的、鹵取代的或非取代的C8-20稠合多環(huán)芳族部分；以及，酸可除去保護(hù)基團(tuán)，作為與芳族化合物的羥基、所述多環(huán)或稠合多環(huán)芳香醛的羥基、或包括以上至少之一的組合的加合物。本發(fā)明還公開了包含所述分子玻璃化合物的光致抗蝕劑，本發(fā)明還公開了涂覆的基材，該涂覆基材包括(a)在其表面上具有待形成圖案的一個層或多個層的基材，和(b)在待形成圖案的一個層或多個層上的光致抗蝕劑組合物層。
文檔編號G03F7/00GK103012129SQ20121049688
公開日2013年4月3日 申請日期2012年9月20日 優(yōu)先權(quán)日2011年9月23日
發(fā)明者V·簡恩, D·P·格林, B·C·貝利 申請人:羅門哈斯電子材料有限公司, 陶氏環(huán)球技術(shù)有限公司