树枝状化合物,光刻胶组合物和制备电子设备的方法技术

树枝状化合物，光刻胶组合物和制备电子设备的方法。提供一种树枝状化合物，所述树枝状化合物包括：含有包括阴离子基团和连接基团的焦点的树枝状阴离子；以及光活性阳离子。

【技术实现步骤摘要】
树枝状化合物，光刻胶组合物和制备电子设备的方法
技术介绍
微光刻过程中，为达到高品质和更小特征尺寸，已经开发了先进的光刻技术例如193nm沉浸(immersion)光刻，用于形成更小的逻辑和存储晶体管。在微光刻过程中使用的成像的光刻胶中达到更小的临界尺寸(CD)，以及为光刻胶提供低的线边缘粗糙度(LER)和线宽粗糙度(LWR)是很重要的，同时还需要好的过程控制公差例如高曝光宽容度(EL)和宽焦深(DOF)。为满足高分辨率光刻引起的对光刻胶材料的挑战，需要具有低、可控制扩散特性的光酸产生剂(PAGs)，尤其是具有光反应阳离子和扩散限制阴离子的离子PAG。PAG阴离子的结构能够通过影响光酸产生剂和其他光刻胶组分的交互作用来影响光刻胶的整体性能。这些交互作用反过来影响光酸的扩散特性。PAG结构和尺寸能够大大影响PAG在光刻胶膜中的均匀分布。如果PAG没有均匀地分布在光刻胶膜中，会出现缺点，例如T型凸起(T-topping)、成形足印(footformation)以及切口。已经做出努力来限制扩散以及与散布的酸有关的随之而来的问题。全氟烷基磺酸基团共价连接于一个单立体空间庞大的、脂肪族或杂脂肪族基团的光酸产生剂已为人们所知。例如，美国专利7,301,047B2和7,304,175B2公开了一种体积庞大的光酸产生剂，其中磺酸酯连接于金刚烷基团。仍然存在对光刻胶组合物的需要，其包括具有可控制酸分布、改进的与聚合物的混合性以及改进的在配方溶剂中的溶解性的PAG和有机显影剂。
技术实现思路
根据本专利技术第一个方面，提供树枝状的(dendritic)化合物。该树枝状化合物包含：含有由阴离子基团和连接基团组成的焦点(focalpoint)的树枝状阴离子；和光活性阳离子。按照本专利技术进一步的方面，该树枝状化合物为通式(I)：其中：L为取代或未取代的支链C1-30脂族基团、C5-30芳族基团或C6-30芳烷基基团，具有两个或更多支链，每个支链具有官能团，其中该官能团独立选自胺、醚、羰基、酯、酰胺、硫酸根(sulfate)、磺酸根(sulfonate)、磺酰亚胺、或包括至少一个上述基团的组合；X为取代或未取代的C1-30烷基、C1-30氟代烷基、C3-30环烷基或C3-30氟代环烷基基团，任选地包含含有醚、酯、碳酸根(carbonate)、胺、酰胺、脲、硫酸根、磺酸根、或磺酰胺的基团；T为端基，包括取代或未取代的，C5或更高级环、多环、或稠合多环脂族基团、芳族基团、酸不稳定基团或环状内酯，其中端基的一个或多个碳原子可被杂原子取代；n为选自1或更大的整数的代数(generationnumber)；y为在给定的树枝状代(dendriticgeneration)n之内连接基L的数量，并选自1或更大的整数；w为在树枝状代n以内连接基L末端分支的数量，并选自2或更大的数；其中对于第一代(n＝1)，L与X共价连接，以及对于随后的代(n＝2或更多)，随后代的L与前一代(n-1)的基团L连接，且最终树枝状代之内连接基团L的每个末端分支在端基T终止；以及Z+为光活性阳离子。按照本专利技术进一步的方面，提供光刻胶组合物。该光刻胶组合物包括：酸敏感聚合物和按照本专利技术的树枝状化合物。根据本专利技术进一步的方面，提供形成电子器件的方法。该方法包括：(a)在基材上涂布一层按照本专利技术的光刻胶组合物；(b)将该光刻胶组合物层图案式曝光于活化辐射；以及(c)显影光刻胶组合物层以提供光刻胶浮雕图像。本文公开的所有范围包括端点，并且端点可彼此独立地组合。本文使用的下标“(s)”意图包括术语的单数和其变化的复数形式，从而包括至少一种。“任选的”或“任选地”意为随后描述的元素、事件或情况会或不会发生，以及该描述包括有时发生的情况和不发生的情况。如本文使用的，“结合”包括掺和、混合、合金、或反应产物。在本文(特别是下述权利要求)中，术语“一”和“一个”和“该”等的使用解释为覆盖单数和复数，除非本文另外说明或上下文明确否定。进一步地，应当明白本文中的术语“第一”、“第二”等不表示任何次序、数量或重要性，但用于将一个元素区别于另一个。具体实施方式本文公开的为具有光活性阳离子和空间庞大(stericallybulky)的阴离子的新型树枝状化合物。该阴离子的空间体积通过使用具有由阴离子和连接基团组成的焦点的树枝状阴离子得到。发现该树枝状化合物可特别用作光酸产生剂化合物(PAGs)，其相应地，发现在光刻胶组合物中的特定用途。焦点(focalpoint)的阴离子基团包括，例如，通过连接基团(如，亚烷基、醚、酯、碳酸根、磺酸根、砜、磺酰亚胺等)共价连接于两个或多个庞大(bulky)取代基的氟代烷基磺酸根基团。合适的庞大取代基基团包括，例如，饱和或不饱和的多环烃和多环环状内酯。支链将氟代烷基磺酸根基团连接于两个或更多空间庞大基团。反阳离子典型地为鎓阳离子，与阴离子一起形成鎓盐。用这种方式，可得到树枝状PAG，其曝光于活化辐射时产生过酸(superacid)。尤其优选化学增强的光刻胶，其包含此类PAGs，用电子束或在短波(如，包括193nm的低于200nm辐射和EUV辐射(如13.5nm))辐射下成像。这些树枝状的PAG显示出提高的敏感度、掩模保真度、对比度和分辨率以及好的基材粘附度中的一种或多种。也可以得到提高的线宽粗糙度(LWR)。该PAG在有机溶剂中通常具有至少2重量％的溶解度。此类相对高的溶解度对正色调和负色调显影型(PTD和NTD)光刻胶加工是有利的。此外，PAG在通常用于光刻胶配方、边缘球状物去除等的有机溶剂中的高溶解度提高了PAG在光刻胶膜中的均匀分布，这相应地能够提供增强的光刻胶分辨率、降低的线宽粗糙度(LWR)和提高的图案质量。此类PAG溶解度可提供具有低缺陷率的图案化光刻胶。如本文使用的，“取代的”意为包含取代基，如卤素(即，F、Cl、Br、I)、羟基、氨基、巯基、羧基、羧酸根、酰胺、腈、巯基、硫化物、二硫化物、硝基、C1-10烷基、C1-10烷氧基、C6-10芳基、C6-10芳氧基、C7-10烷基芳基、C7-10烷基芳氧基、或包含至少一种前述基团的组合物。如本文使用的，“烷基芳基”是指烷基基团和芳基基团任意结构连接顺序的任意组合。同样地，“烷基芳氧基”是指烷基基团和芳氧基基团任意结构连接顺序的任意组合。应该理解本文涉及的通式公开的任何基团或结构为被取代的，除非另外说明，或此类取代基将显著不利地影响得到的结构的所需特性。同样如本文使用的，前缀“卤代”意为该基团包括任意卤素或其组合(F、Cl、Br、I)。优选的卤素为氟。前缀“氟代”除非另外说明，其包括含有一个或多个氟原子取代基的任意基团。同样如本文使用的，前缀“半氟代”意为其中氟化基团包括多于一个的氟基，但少于能够氟化的质子的90％。进一步地，本文使用的前缀“全氟代”意为其中母体化合物高于90％，优选高于95％，且更加优选高于99％的质子被氟原子取代。树枝状化合物(dendron)为树状聚物的单分散的、楔形的部分，含有多于一个从含官能团的焦点(单一的起始部分)分支的端基。没有限制，本文描述的树枝状化合物的焦点优选衍生自氟代烷基磺酸根部分。本专利技术优选的树枝状化合物包括通式(I)的那些：在通式(I)中，L为取代或未取代的支链C1-3本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种树枝状化合物，所述树枝状化合物包括：含有包括阴离子基团和连接基团的焦点的树枝状阴离子；以及光活性阳离子。

【技术特征摘要】
2012.12.31 US 61/748,0231.一种通式(I)表示的树枝状化合物：其中：L为取代或未取代的支链C1-30脂族基团、C5-30芳族基团或C6-30芳烷基基团，具有两个或更多支链，每个支链具有官能团，其中该官能团独立选自胺、醚、羰基、酯、酰胺、硫酸根、磺酸根、磺酰亚胺、或包括至少一个上述基团的组合；X为取代或未取代的C1-30烷基、C1-30氟代烷基、C3-30环烷基或C3-30氟代环烷基基团，任选地包含含有醚、酯、碳酸根、胺、酰胺、脲、硫酸根、磺酸根或磺酰胺的基团；T为端基，所述端基包括取代或未取代的，C5或更高级环、多环或稠合多环脂族基团、芳族基团、酸不稳定基团或环状内酯，其中端基的一个或多个碳原子可被杂原子取代；n为选自2或更大的整数的代数；y为在给定的树枝状代n之内连接基L的数量，并选自1或更大的整数；w为在树枝状代n以内连接基L的末端分支的数量，并选自2或更大的数；其中对于第一代(n＝1)，L与X共价连接，以及对于随后的代(n＝2或更多)，随后代的L与前一代(n-1)的基团L连接，且最终树枝状代之内的连接基团L的每个末端分支在端基T终止；以及Z+为光活性阳离子。2.权利要求1所述的树枝状化合物，其中一个或多个端基T包含酸不稳定基团。3.权利要求1或2所述的树枝状化合物，其中一个或多个端基T包含未保护基团。4.权利要求1或2所述的树枝状化合物，其中Z+为通式(V)的光活性阳离子：其中每个R1独立地为取代或未取代的C1-20烷基、C1-20氟代烷基、C3-20环烷基、C3-20氟代环烷基、C2-20烯基、C2-20氟代烯基、C6-20芳基、C6-20氟代芳基、C5-20杂芳基、C7-20芳烷基、C7-20氟代芳烷基、C6-20杂芳烷基，以及Ar为C5-30包含芳基的基团，其中R1基团一起或R1基团与Ar基团一起可与硫原子形成环，具有硫原子的环任选地包括杂原子或羰基基团。5.权利要求1或2所述的树枝状化合物，其中Z+是通式VIa、VIb、VIc、VId或VIe表示的所述光活性阳离子：其中每个R1独立地为取代或未取代的C1-20烷基、C1-20氟代烷基、C3-20环烷基、C3-20氟代环烷基、C2-20烯基、C2-20氟代烯基、C6-20芳基、C6-20氟代芳基、C5-20杂芳基、C7-20芳烷基、C7-20氟代芳烷基或C6-20杂芳烷基，其中R1独立地为未取代或进一步被取代，包括酸不稳定基团、碱不稳定基团或碱溶基团，其中每个R1为单独的或与另外一个R1和/或阳离子的芳基基团相连接；以及R2为H、卤原子、C1-20烷基、C1-20氟代烷基、C1-20烷氧基、C1-20氟代烷氧基、C1-20硫烷氧基、C1-20氟代硫烷氧基、C1-20烷氧基羰基、C1-20氟代烷氧基羰基、C1-20硫烷氧基羰基、C1-20氟代硫烷氧基羰基、C3-20环烷基、C3-20氟代环烷基、C3-20环烷氧基、C3-20氟代环烷氧基、C2-20烯基、C2-20氟代烯基、C6-20芳基、C6-20氟代芳基、C6-20芳氧基、C6-20氟代芳氧基、C5-20杂芳基、C5-20杂芳氧基、C7-20芳烷基、C7-20氟代芳烷基、C7-20芳烷氧基、C7-20氟代芳烷氧基或C6-20杂芳烷基、或C6-20杂芳烷氧基，其中R2为未取...

【专利技术属性】
技术研发人员：E·阿恰达，CB·徐，I·考尔，李明琦，孙纪斌，C·安德斯，
申请(专利权)人：罗门哈斯电子材料有限公司，
类型：发明
国别省市：美国;US