专利名称：潜酸及其用途的制作方法
潜酸及其用途本发明涉及释放强酸的新型潜酸、包含所述化合物的化学放大的光致抗蚀剂组合物和该化合物作为潜酸的用途，该化合物可在光化电磁辐射和电子束辐照或热处理下活化。半导体制造中采用的化学放大的抗蚀剂包含作为由光活化的潜酸的具有酸不稳定基团的聚合物和光酸产生剂(PAG)。为获得良好敏感性和分辨率性能，优选释放强酸如全氟烷基磺酸(PFAS)如九氟丁烷磺酸的PAG。然而，由于该类酸具有长的扩散长度，所以使用这些酸尚不能获得IC芯片进一步小型化所需的分辨率。此外，在环境方面，对PFAS存在大量关注。因此，数个产生非全氟烷基磺酸的强酸的PAG已报导如下JP2004-004561中所述的(金刚烷_1_基甲基)氧基羰基二氟甲烷磺酸三苯基锍、US 6908722中所述的1，I, 2，2-四氟_2_(降冰片烷_2_基)乙烷磺酸三苯基锍、EP 1710230中所述的1，I, 3，3，3-五氟-2-苯甲酰氧基丙烷-I-磺酸三苯基锍、WO 2008/132966中所述的2-萘基甲氧基四氟乙烷磺酸三苯基锍、W02009/37980中所述的2-(1’_金刚烷)羰基氧基-1，I-二氟乙烷磺酸三苯基锍、US 2006/276670中所述的2-五氟乙氧基-1，I, 2-三氟乙烷磺酸三苯基锍和Macromolecules (2007)，40 (23) ,8220-8224中所述的4-乙酰氧基-1，I, 2-三氟丁烷磺酸三苯基锍。在本领域中，需要有效产生具有短扩散长度和对光化辐射具有高透明度的强酸的潜酸。还需要该类潜酸在常用溶剂如丙二醇单甲醚乙酸酯(PGMEA)、乳酸乙基酯、环戊酮等中具有良好溶解性。尽管α，α-二氟烷基磺酸以如上所述的强酸著称，但大规模获得氟有机化合物受到限制。因此，需要通过简单方法由可大规模获得的氟有机化合物合成的α, α-二氟烷基磺酸和产生该类强酸的潜酸。令人惊奇地，现已发现如下所述的产生强酸的潜酸具有高活性且极易溶于常用溶齐U，且所产生的酸在光致抗蚀剂成象中显示高分辨率和高图案保真度所要求的所需短扩散长度、低掩模边缘误差因子、宽曝光宽容度和宽聚焦宽容度。本发明中的强酸通过简单方法由2，2，3，3-四氟丙醇制备，2，2，3，3-四氟丙醇可以大的工业规模获得且例如用作可记录DVD介质制造中记录染料的旋涂溶剂。本发明中的潜酸尤其适合作为化学放大的光致抗蚀剂应用中的酸催化反应的催化剂。此外，包含本发明潜酸的化学放大的光致抗蚀剂组合物提供高感光速度(photospeed)和高分辨率。本发明主题为一种产生式I或II的酸的化合物，
权利要求
1. 一种产生式I或II的酸的化合物，
2.根据权利要求I的产生式I或II的酸的化合物，其具有式Ilia、IIIb, IVa或IVb
3.根据权利要求I的产生式I或II的酸的化合物，其具有式IIIc、IIId、IIIe、IVC或IVe
4.根据权利要求1-3中任一项的产生式I或II的酸的化合物，其中 X 为 CH2 ;Y为 O、O (CO)、O (CO) O、O (CO) NR4' O (CO) NR4 (CO)、OSO2 或 O (CS) NR4 ;其中对于这些基团中的每一个，氧原子均直接键于X ； R1为氢*、C3-C3(I环烧基、C3_C3(I环烧基-C1-C18烧基、C「C18烧基、C2-C12链稀基或C4-C3tl环稀基； 或被一个或多个O间隔的C2-C18烷基； 或被一个或多个O间隔的C2-C18链烯基； 或被一个或多个O、CO、O (CO)或NR14 (CO)间隔的C3-C3tl环烷基； 或 R1 为 NR12R13 ； 或被一个或多个O、CO或O (CO)间隔的C3-C3tl环烷基-C1-C18烷基； 其中所述C1-C18烷基、C3-C30环烷基、C4-C30环烯基、被间隔的C2-C18烷基、被间隔的C3-C30环烷基、被间隔的C3-C3tl环烷基-C1-C18烷基未被取代或被一个或多个Z取代；Z 为 C1-C18 烷基、C3-C30 环烷基、C3-C30 环烷基-C1-C18 烷基、卤素、(CO) OR11、O (CO) R11、OR11、SR14 或 NR14 (CO) OR11，或为被 NR14 (CO) OR11 或 NR14 (CO) NR12R13 中的一个或多个取代的 C5-C3tl 环烷基-C1-C4烷基； R2和R3相互独立地为C3-C3tl亚环烷基或C1-C18亚烷基； R4为氢； R11为氢、C1-C18烧基或Ar ； R12和R13相互独立地为氢、C3-C30环烷基或C1-C18烷基； 或R12和R13相互独立地为(CO) R15或SO2R15 ； 或R12和R13与其所连接的氮原子一起形成任选被一个或多个O、NR14或CO间隔的5、6或7员环； R14为氢、C1-C18烷基、C1-C18烷酰基、C1-C18烷基磺酰基、苯基、苯基磺酰基，其中所述苯基或C1-C18烷基磺酰基未被取代或被一个或多个Z1取代； R15为氢或Ar ； Ar为未被取代或被一个或多个Z2取代的苯基； Z2 SC1-C18 烷基或(CO)R15;和 Z1 为 Ar。
5.一种式Ia或IIa的化合物
6.一种化学放大的正型抗蚀剂组合物，包含作为辐射敏感性酸供体的至少一种根据权利要求1-4中任一项的产生式I或II的酸的化合物(a);和不溶或基本不溶于显影剂中且在酸作用下变得可溶的化合物(C)。
7.一种化学放大的抗蚀剂组合物，包含作为辐射敏感性酸供体的通过如权利要求2所定义的式IIIa或IIIb的化合物或如权利要求3所定义的式IIIc或IIIe的化合物任选与包含可聚合双键的其他单体聚合所获得的聚合物，其中作为C2-C12链烯基或被间隔的C2-C18链烯基的R1为含有至少一个双键的可聚合基团。
8.根据权利要求6或7的化学放大的正型抗蚀剂组合物，其额外包含其他添加剂(d)。
9.如权利要求2所定义的式IIIa和IIIb的化合物或如权利要求3所定义的式IIIc和IIIe的化合物在通过所述包含可聚合基团的式Ilia、IIIb, IIIc和IIIe的化合物任选与包含可聚合双键的其他单体聚合而制备聚合物中的用途，其中作为C2-C12链烯基或被间隔的C2-C18链烯基的R1为包含至少一个双键的可聚合基团。
10.一种化学放大的负型抗蚀剂组合物，包含作为光敏酸供体的至少一种如权利要求1-4中任一项的产生式I或II的酸的化合物(a);和在酸作用下交联或聚合的化合物(b)，其中所述经涂覆和干燥的抗蚀剂组合物可溶于显影剂且在酸作用下变得不溶或基本不溶。
11.一种光致抗蚀剂施加方法，包括以下步骤 (1)将根据权利要求6-10中任一项的组合物施加于基材； (2)在60-160°C的温度下施加后烘烤所述组合物； (3)用波长范围为10-1500nm的电磁辐射或用电子束成图象辐照； (4)任选地在60-160°C的温度下曝光后烘烤所述组合物；和 (5)用溶剂或水性碱性显影剂显影。
12.—种组合物，包含 (a)作为酸供体的至少一种根据权利要求2、3或5的式Ia、IIa、IIIa、IIIb、IIIe、IVa、IVb, IIIc, IIIcU IVc 和 IVe 的化合物；和 (b)在酸作用下固化或交联的化合物。
13.—种组合物，包含作为酸供体的至少一种根据权利要求2、3或5的式la、Ila、Ilia、Illb、Ille、IVa、IVb、IIIc、Illd、IVc和IVe的化合物；和在酸作用下分解的化合物。
14.根据权利要求1-4中任一项的产生式I或II的酸的化合物或通过如权利要求2所定义的式IIIa或IIIb的化合物或如权利要求3所定义的式IIIc或IIIe的化合物任选与包含可聚合双键的其他单体聚合所获得的聚合物作为可在酸作用下交联或固化的组合物中的酸供体的用途，其中作为C2-C12链烯基或被间隔的C2-C18链烯基的R1为含有至少一个双键的可聚合基团。
15.根据权利要求1-4中任一项的产生式I或II的酸的化合物或通过如权利要求2所定义的式IIIa或IIIb的化合物或如权利要求3所定义的式IIIc或IIIe的化合物任选与包含可聚合双键且可进一步包含酸不稳定基团的其他单体聚合所获得的聚合物作为在酸作用下在显影剂中的溶解性提高的组合物中的酸供体的用途，其中作为C2-C12链烯基或被间隔的C2-C18链烯基的R1为含有至少一个双键的可聚合基团。
全文摘要
本发明涉及一种产生式(I)或(II)的酸的化合物，例如相应锍盐和碘盐以及相应磺酰基肟，其中X为CH2或CO；Y为O、NR4、S、O(CO)、O(CO)O、O(CO)NR4、OSO2、O(CS)或O(CS)NR4；R1例如为C1-C18烷基、C1-C10卤代烷基、C2-C12链烯基、C4-C30环烯基、苯基-C1-C3烷基、C3-C30环烷基、C3-C30环烷基-C1-C18烷基、被间隔的C2-C18烷基、被间隔的C3-C30环烷基、被间隔的C3-C30环烷基-C1-C18烷基、被间隔的C4-C30环烯基、苯基、萘基、蒽基、菲基、联苯基、芴基或杂芳基，均为未被取代或被取代的；或R1为NR12R13；R2和R3例如为C3-C30亚环烷基、C3-C30环烷基-C1-C18亚烷基、C1-C18亚烷基、C1-C10亚卤代烷基、C2-C12亚烯基、C4-C30亚环烯基、亚苯基、亚萘基、亚蒽基、亚菲基、亚联苯基或亚杂芳基，均为未被取代或被取代的；R4例如为C3-C30环烷基、C3-C30环烷基-C1-C18烷基、C1-C18烷基、C1-C10卤代烷基、C2-C12链烯基、C4-C30环烯基、苯基-C1-C3烷基；R12和R13例如为C3-C30环烷基、C3-C30环烷基-C1-C18烷基、C1-C18烷基、C1-C10卤代烷基、C2-C12链烯基、C4-C30环烯基、苯基-C1-C3烷基、Ar、(CO)R15、(CO)OR15或SO2R15；和Ar为苯基、联苯基、芴基、萘基、蒽基、菲基或杂芳基，均为未被取代或被取代的。
文档编号C07C333/06GK102781911SQ201180010927
公开日2012年11月14日 申请日期2011年2月10日 优先权日2010年2月24日
发明者大和仁志, 朝仓敏景, 松本亮, 田中庆太, 西前祐一 申请人:巴斯夫欧洲公司