一种微电子光刻的光化生酸源制造技术

＊＊＊ Ⅰ 本发明专利技术涉及一种新的光化产酸剂，它具有如（Ⅰ）的结构式，式中Ｒ＝－Ｈ，－ＯＨ或－Ｏ－Ｓ（＝Ｏ）↓［２］－Ｑ部分；Ｒ↑［１］＝－ＣＨ↓［２］ＯＳ（＝Ｏ）↓［２］－Ｑ或ＮＯ↓［２］；Ｒ↑［２］＝－ＣＨ↓［２］ＯＳ（＝Ｏ）↓［２］－Ｑ或－ＮＯ↓［２］；Ｒ↑［３］＝低级烷基或－Ｈ；Ｒ↑［４］＝－Ｈ，－ＣＨ↓［２］ＯＳ（＝Ｏ）↓［２］－Ｑ或－ＮＯ↓［２］；Ｒ↑［５］＝－Ｈ，－ＣＨ↓［２］ＯＳ（＝Ｏ）↓［２］－Ｑ或－ＮＯ↓［２］以及Ｑ为重氮萘醌部分。条件是当Ｒ↑［２］和Ｒ↑［４］为－ＮＯ↓［２］时，Ｒ↑［３］为低级烷基，以及Ｒ↑［１］＝Ｒ↑［２］，Ｒ↑［４］＝Ｒ↑［５］。（*该技术在2014年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种在光化辐照作用下形成酸的化合物。更具体地，它涉及一种能进行光化学转变而从非酸性体转变成含有磺酸和羧酸两种官能团的光化产物。这种产生的化合物特别适宜于一种正性作用光刻胶，其中，按照模而进行光化幅照后，曝光部分在含水碱性显影剂中变为可溶，而未曝光部分仍归原封不变而形成模版的像。同时，它也适宜于一种象反转光刻胶组合物，其中产生酸的化合物促使增加交联密度从而导致固化。基于重氮萘醌增感的酚醛树脂的光刻系统的感光性受增感剂对光产物转化的量子效率和酚醛树脂的UV阻光度两者所限制。因为从这些波长的曝光源所能提供的功率非常低，所以光化辐射的每个光子的光化产物转化通常过低，以致在深紫外作业中无实际用途。一种引人注目的提高在辐照感光系统中感光性，常常涉及化学增强反应，它是当在一个第一级的光反应时中所生成的物种独立地引发一种催化的第二级反应时，便可使辐射增感系统中的灵敏度得到显著的提高，这常被称作化学放大作用物质，这样，可使量子产率的值提高到1以上。例如，在美国专利3，915，706中的关于按形成正象原理工作的聚醛类中，揭示了一种体系，它能以光化学反应产生一种强酸，后者然后在第二级反应中开裂对酸不稳定的基团。美国专利5，037，721揭示一种正性辐照敏感混合物，它不管辐照和显影之间的时间是长或短，其显影时间显示不变，在显影之后的各工艺步骤中仍能保持显影后的抗蚀涂层的高的结构分辨率。所述的混合物包括在光化辐照作用下形成酸的一种化合物，以及其特殊类型的含有乙缩醛基团的可被酸开裂的单体化合物。该专利对已采用的可被酸开裂的材料作了很好的讨论。在此将其列为参考。美国专利4，491，628说明一种深紫外光敏光刻组合物，它由带有周期性出现的对酸不稳定的侧基的聚合物，如聚(对叔丁氧基碳酰氧基-α-甲基苯乙烯)，与阳离子光引发剂，如芳基重氮一、二芳基碘鎓，或三芳基硫鎓金属卤化物相结合而制成的。据该专利称，所述的这类组合物在用深紫外光(200-300nm)时特别有用和有利，因为即使胶片厚于2微米时它们也能生成具有几近竖直壁角的非常高分辨的象。具有MF-6阴离子的Ⅵa族元素的鎓盐，例如六氟化锑三芳基硫鎓盐，作为阳离子型光引发剂揭示在美国专利4，273，668中。然而，这类鎓盐并不完全令人满意，因为所述的鎓盐的重金属离子对半导体集成块的硅基材的污染降低集成块的电性能。而且，含所述金属离子的废液的排放要受到严格的管制。而且鎓盐的制法相当复杂，也非常昂贵。正性作用的光刻层厚度高达约100μ的按形成正象原理工作的光刻层以及由此产生的高的纵横比对于大批的应用来说具有日益增加的兴趣。例如，通过光刻技术制成的磁头连接安装线路的电导率因其铜或其它半导体层的厚度增加而增加，而该覆盖层系根据光成象和显影后的厚的抗蚀涂层膜所勾划出的模板而涂覆在底片上的。该膜必须具有均匀的厚度且在显出的象中的各通道的侧壁必须基本是垂直的。目前，典型的厚度在抗蚀涂层膜显示出十分低下的厚度均匀性且当厚度大于约5μ时显示出对除气作用和碎裂很敏感。因此，需要有一种新的和不同的光化产酸剂(PAG)，它能通过化学作用增强光刻组合物的灵敏度。同时也需要有一种不同类型的可一步施用于基材上至厚度高达100微米或100微米以上的光刻组合物。这些要求已可用此处理说明的光生产酸剂加以解决，后者对光化辐照显示出从未有过的灵敏度。光的每个光量子所提高的活性使正性或负性光刻组合物都具有空前未有的性能特征。本专利技术的目的是提供一种能在光辐照作用下产生酸的新的化合物。本专利技术所涉及的目的是提供一种能在光辐照作用下产生二种酸度的新的化合物。本专利技术涉及的另一个目的涉及提供一种新化合物，它能在光辐照作用下产生各种产物，它们的集体的体积显著小于它的原来的体积，这样可导致在由该化合物作为必要组份所形成的网状薄膜铸层的曝光区域中的紧凑结构。本专利技术的另一个目的涉及提供一种新的化学增强的光剂组合物。本专利技术涉及的一个目的涉及提供由新的光刻组合物组成的层厚＞100微米的记录材料。本专利技术的再一个目的涉及提供一种由新的光化产酸剂化学增强的光刻组合物经光化辐照后产生图象记录的材料的生产方法。本专利技术的另一个目的涉及提供制备光化产酸剂的方法。本专利技术的一个进一步的目的涉及提供在光化产酸剂制备中作为中间体的一种新型化合物。本专利技术的一个进一步的目的涉及提供制备该中间体的方法。这些和其它目的，它们将从以下本专利技术的说明中变得明显，它系通过一种具有以下结构式的重氮醌磺酸酯加以达到 式中R＝氢，羟基或-O-S(＝O)2-Q部分;R1＝CH2OS(＝O)2-Q或-NO2;R2＝CH2OS(＝O)2-Q或-NO2;R3＝低级烷基或氢;R4＝氢，-CH2OS(＝O)2-Q或-NO2;R5＝氢，-CH2OS(＝O)2-Q或-NO2;以及Q为一种重氮萘醌部分，其条件是当R2和R4为-NO2时R3为低级烷基，以及R'≠R2，R4≠R5。本专利技术的光化产酸剂中，较佳的是式中的R为-O-S(＝O)2-Q;R3为低级烷基;R2和R4为硝基。R3较佳者为甲基。本专利技术的PAG的例子包括3，5-二硝基-2，6-二羟甲基对甲苯酚的三-(2，1，4-重氮萘醌磺酸)酯以及它的2，1，5-同系物。在下文中，2，1，4-和2，1，5-同系物二者称为各别的NMC三酯。其它的例子包括2-硝基苄醇的2，1，4-和2，1，5-重氮萘醌磺酸酯。本专利技术的具有在g-线，i-线，和深紫外有实用效果的光敏组合物系通过将一种带有周期性地现出的对酸不稳定的侧基的水不溶性聚合物或剂聚物与结构式Ⅰ的一种PAG结合而成。将该组合物施用于基材上，在控制的条件下作轻度烘焙，通过一次成象一样的投射而进行曝露于光化辐照中，然后在控制的条件下进行再烘焙。NMC三酯，作为例子，当含有它的光刻胶于365nm被辐照射时，产生茚羧酸和磺酸两者。在辐照照射在其上的施加有薄膜的区域，由光产生的酸将聚合物骨架上所带的对酸不稳定的基团进行开裂，在其原有位置上留下周期性地出现的极性基团，因此曝光过的区域可用碱性显影剂或极性溶剂选择性地加以除去。该膜的未曝光部分是非极性的，并可相反地用一种非极性溶剂处理而选择性地加以除去。因此如果需要负色调时，通过选择显影剂和合适的光刻组合物，影象反转是可能的。光化产酸剂在本专利技术的光刻胶的总重中约占5-40%。较佳的量为约5-15%。本专利技术中的聚合物和齐聚物包括乙烯基聚合物，它们可带有或不带有附属的周期性地出现的对酸不稳定的基团，不断裂的酸基团后者能生成酸解产物，其极性，即溶解度显著不同于它们的前体。羟基苯乙烯的聚合物以及其与苯乙烯、氯乙烯、甲基乙烯基醚、丙烯腈的共聚物和一种丙烯酸或甲基丙烯酸酯如甲基丙烯酸甲酯都是乙烯基聚合物的例子，它们可以作为用于本专利技术中的对酸不稳定的聚合物的骨架聚合物。这些骨架聚合物能与它们的对酸不稳定的衍生物同时存在。羟基用醋酐以及诸如此类的试剂加以部分酯化也在期望之中。单独的或与乙烯基聚合物结合在一起的缩合聚合物和齐聚物也可作为在本专利技术中有用的对酸不稳定的树脂的骨架。挂在这些骨架上的较佳对酸不稳定的基团为羧酸的叔丁酯和酚类的叔丁基碳酸酯，但其它基团诸如三苯甲基、苄基、二苯甲基和其它熟知的对酸不稳定的基团在本专利技术中也是有效的。用于本专利技术的聚合物和齐聚物包括聚(对叔本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种具有如下结构式的重氮醌磺酸酯：＊＊＊ Ⅰ其特征在于：式中Ｒ＝氢，羟基或－Ｏ－Ｓ（＝Ｏ）↓［２］－Ｑ部分；Ｒ↑［１］＝ＣＨ↓［２］ＯＳ（＝Ｏ）↓［２］－Ｑ或－ＮＯ↓［２］；Ｒ↑［２］＝ＣＨ↓［２］ＯＳ（＝Ｏ）↓［２］－ Ｑ或－ＮＯ↓［２］；Ｒ↑［３］＝低级烷基或氢；Ｒ↑［４］＝氢，－ＣＨ↓［２］ＯＳ（＝Ｏ）↓［２］－Ｑ或－ＮＯ↓［２］；Ｒ↑［５］＝氢，－ＣＨ↓［２］ＯＳ（＝Ｏ）↓［２］－Ｑ或－ＮＯ↓［２］；以及Ｑ为一种重氮萘醌部分，其条件是 当Ｒ↑［２］和Ｒ↑［４］为－ＮＯ↓［２］时，Ｒ↑［３］为低级烷基，以及Ｒ′≠Ｒ↑［２］，Ｒ↑［４］≠Ｒ↑［５］。

【技术特征摘要】
US 1993-3-5 08/026,9231.一种具有如下结构式的重氮醌磺酸酯其特征在于式中R=氢，羟基或-O-S(=O)2-Q部分；R1=CH2OS(=O)2-Q或-NO2；R2=CH2OS(=O)2-Q或-NO2；R3=低级烷基或氢；R4=氢，-CH2OS(=O)2-Q或-NO2；R5=氢，-CH2OS(=O)2-Q或-NO2；以及Q为一种重氮萘醌部分，其条件是当R2和R4为-NO2时，R3为低级烷基，以及R′≠R2，R4≠R5。2.如权利要求1所述的重氮醌磺酸酯，其特征在于R、R3、R4和R5为氢;R1为-CH2OS(＝O)2-Q，以及R2为-NO2。3.如权利要求1所述的重氮醌磺酸酯，其特征在于R为-O-S(＝O)2-Q;R3为低级烷基;R2和R4为-NO2;以及R1和R5为-CH2O-S(＝O)2Q。4.如权利要求3所述的酯，其特征在于R3为甲基。5.如权利要求2所述的酯，其特征在于该磺酰基连结在重氮萘醌部分的4位上。6.如权利要求2所述的酯，其特征在于该磺酰基连结在重氮萘醌部分的5位上。7.一种具有如下结构的光化产酸剂其特征在于式中R＝氢，羟基或-O-S(＝O)2-Q部分;R1＝CH2OS(＝O)2-Q或-NO2;R2＝CH2OS(＝O)2-Q或-NO2;R3＝低级烷基或氢;R4＝氢，-CH2OS(＝O)2-Q或-NO2;R5＝氢，-CH2OS(＝O)2-Q或-NO2;以及Q为一种重氮萘醌部分，其条件是当R2和R4为-NO2时R3为低级烷基，以及R'≠R2，R4≠R5。8.如权利要求7所述的光化产酸剂，其特征在于R为-O...

【专利技术属性】
技术研发人员：TA克斯，
申请(专利权)人：莫顿国际股份有限公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]