一种分子玻璃化合物，其包括式(I)的芳族化合物与(II)的多环或稠合多环芳香醛的四聚反应产物，C6R1x(OR2)y????(I)其中，R1为，H、F、C1-20烷基、C1-20卤烷基、C6-20芳基、C6-20卤芳基、C7-20芳烷基、或C7-20卤代芳烷基，R2为H、C1-20烷基、C1-20卤烷基，x为6-y且y为2或3，至少一个OR2基团为羟基，以及至少两个OR2基团是彼此处于间位的；Ar1-CHO????(II)其中，Ar1是取代的、卤取代的或非取代的C4-20杂环含芳族基团的基团，或取代的、卤取代的或非取代的C8-20稠合多环芳族部分；以及，酸可除去保护基团，作为与芳族化合物的羟基、所述多环或稠合多环芳香醛的羟基、或包括以上至少之一的组合的加合物。本发明专利技术还公开了包含所述分子玻璃化合物的光致抗蚀剂，本发明专利技术还公开了涂覆的基材，该涂覆基材包括(a)在其表面上具有待形成图案的一个层或多个层的基材，和(b)在待形成图案的一个层或多个层上的光致抗蚀剂组合物层。
【技术实现步骤摘要】
杯芳烃化合物和包含该杯芳烃化合物的抗蚀剂组合物相关申请的交叉参考本申请是于2011年9月23日提交的美国临时申请第61/538，672号的非临时申请，其内容在此全部引入并作参考。
技术介绍
用于先进一代微光刻(即，超出193nm浸没式光刻以及进入到下一代光学例如电子束、X射线和在很短的13. 4nm波长工作的极紫外光刻)的设计原则趋向于越来越小的尺寸，例如30nm及以下。通常，焦深(DOF)随着因数值孔径(NA)变大而变大的分辨率而必然会减小，且从而抗蚀剂厚度也会减小以适应越来越小的特征尺寸。随着线宽的变窄和抗蚀剂的变薄，一致性问题，例如线边缘粗糙度(LER)和分辨率，在限制光致抗蚀剂的表现和效能方面起到越来越重要的作用。这些现象在半导体设备的制造中是人们所感兴趣的，例如，过度的LER可以导致在例如晶体管和栅构造中低劣蚀刻和缺乏线宽控制，会潜在地造成电路短接和信号延迟。由于一般用于制备EUV光致抗蚀剂的聚合物材料的回转半径比所述LER要求的(即，小于3nm)大得多，当浇铸形成非晶薄膜时通常被称作分子玻璃的小的、离散的和定义完善的分子已经被认为是发展EUV光致抗蚀剂平台的可能候选者。分子玻璃已经在负性和正性抗蚀剂中使用。美国专利申请公开号2010/0047709A1描述了基于杯[4]芳烃的低析出气体的抗蚀剂，该杯[4]芳烃由间苯二酚或连苯三酚和具有例如侧苯基或环己基的取代醛制备，且溶解控制基团连接到间苯二酚/连苯三酚的羟基上。然而，仍然存在基于杯[4]芳烃的抗蚀剂的需求，该基抗蚀剂改进了分辨率来满足对于抗蚀剂具有想要的高分辨率和低LER的严格要求，以及具有在处理稳定性上的进一步改盡口 ο
技术实现思路
现有技术的一个或多个以上或其它缺点可以通过根据本专利技术的分子玻璃化合物来克服，其包含式(I)的芳族化合物和式(II)的多环或稠环芳香醛的四聚反应产物C6R1x(OR2)y (I)其中R1为H'FXn烧基、CV2tl齒烧基、C6_2(l芳基、C6_2(l齒芳基、C7_2(l芳烧基、或C7_2(l卤代芳烷基，R2为H、CV2tl烷基、C1J卤烷基，X为6-y且y为2或3，至少一个OR2基团为羟基，并且至少两个OR2基团是彼此处于间位的，Ar1-CHO (II)其中，Ar1是取代的、卤取代的或非取代的C4_2(l杂环含芳族基团的部分，或取代的、卤取代的或非取代的C8_2(l稠合多环芳基部分，以及作为与所述芳族化合物的羟基的加合物、与所述多环或稠合多环芳香醛的羟基的加合物、或者与包括至少以上之一的组合的加合物的酸可除去保护基团。一种光致抗蚀剂，其包含所述分子玻璃化合物、溶剂以及光致酸产生剂。一种涂覆的基材，包括(a)其表面具有待形成图案的一个或多个层的基材；以及(b)在待形成图案的一个或多个层上的光致抗蚀剂组合物层。一种形成图案化基材的方法，包括将涂覆的基材置于激发辐射中曝光。具体实施例方式这里所披露的新型分子玻璃化合物具有改进的玻璃化转变温度，并且所述分子玻璃化合物基于由包括羟基和/或烷氧基的芳族化合物和稠环芳族或杂芳族醛的缩合来制备的新型杯[4]芳烃。所述羟基的一部分或全部与酸可除去保护基团和/或非可清除侧基反应，来形成当所述酸可除去基团被除去时，或在所述加合物交联的地方能够呈现碱性溶解速率差异的加合物。这里所使用的“加合物”除非特别指定，指的是所述杯[4]芳烃的芳族羟基与所述酸可清除保护基团和/或非可清除侧基的加成或缩合产物。杯[4]芳烃是具有从酚类化合物与醛的反应中获得的交替结构的离散环状四聚化合物。核结构优选为具有羟基的芳族化合物和优选也具有羟基的醛形成的碗型四聚杯 [4]芳烃。杯[4]芳烃存在四种不同的异构体顺-顺-顺，顺-反-顺，顺-顺-反，以及 反-反-反。典型地，热力学最优选的异构体是顺-顺-顺，在该异构体中所有四个芳烃环在相同的方向上翻转(flip)，从而所述杯[4]芳烃分子具有C4对称轴，与之相比反-反-反异构体具有C2对称轴。当使用羟基芳族化合物例如间苯二酚(1，3_ 二羟基苯)制备时，所述羟基通过在相邻芳环上的羟基之间的几何上有利的氢键的相互作用有效地锁定构象。该锁定的构象使得所述全顺式杯[4]芳烃具有“碗型”结构。所述分子玻璃化合物包括具有80°C或者更高1；但仍然保持非晶态特性的化合物。通过所述核杯[4]芳烃的结构修饰(例如，通过使用具有稠合多环芳族或杂芳族结构的空间大体积的芳香醛)或核杯[4]芳烃的结构修饰与其侧链上进一步的结构改变的结合(通过包括空间体积大或刚性侧基和/或保护基团)来使Tg升高到高于80°C。当保持好的成膜性和非晶特性时，这些分子玻璃化合物优选的Tg高于100°C，以及高达120°C或者更高。在使用所述分子玻璃化合物和光致酸产生剂制备的光致抗蚀剂的涂覆薄膜进行曝光的时候，乙缩醛保护基团的酸解使得所述核部可溶于碱性显影剂中。基于这些分子玻璃化合物的光致抗蚀剂提供了好的溶解度差异，并且也是人们所期望的，因为分子玻璃化合物增加的Tg使得所述光致抗蚀剂能耐受更强烈的光刻处理条件，例如，在涂覆后烘烤(PAB)、曝光后烘烤(PEB)，具有对在随后的基材刻蚀期间通常涉及到的升高温度的稳定性，以及特别是当显影22nm或更小的线时由于增加的光致抗蚀剂膜模量(modulus)而改善的图案边缘塌陷。因此，所述分子玻璃化合物基于那些优选具有高Tg的杯[4]芳烃，其是具有羟基的芳族化合物与稠合多环芳族或杂芳族醛的四聚反应产物。优选地,所述芳族化合物如式(I)所示，C6R1x(OR2)y (I)其中R1为H、F、Cu烧基、CV2tl齒烧基、C6_2(l芳基、C6_2(l齒芳基、C7_2(l芳烧基、或C7_2(l卤代芳烷基，R3为H、C1^20烷基、C1-20卤烷基，X为6-y且y为2或3，至少一个OR2基为一羟基，并且至少两个OR2基团是彼此处于间位的。这里所使用的“卤”指该基团包括任何卤素或其(F、Cl、Br、I)组合。优选的卤素是氟。式(I)的示例性的芳族化合物包括间苯二酚、连苯三酚、3-甲氧基苯酚、或3-乙氧基苯酹。优选的是，多环或稠合多环芳香醛如式(II)所示Ar1-CHO (II)其中，Ar1是取代的、卤取代的或非取代的C4_2(l杂环含芳基的部分，或取代的、卤取代的或非取代的c8_2(l稠合多环芳族部分。优选地，式(II)中Ar1是C8,芳基、C8,杂芳基、C8,卤代芳基、C8,杂卤代芳基、C8,芳烷基或者C7_2(l卤代芳烷基。这里所使用的“取代”指的是包括取代基例如卤素(即，？、(1、81*、1)、羟基、氨基、巯基、羧基、羧酸酯基/羧酸根、酰胺、腈、巯基、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、或包括以上至少一种的组合。“卤取代”指的是该基团特别地包括卤素取代基(即，F、Cl、Br、I)，且可以单独包括这些的卤素，或与以上所列的其它取代基的结合。可以理解的是，对于这里结构式揭示的任何基团或结构可以是这样取代的，除非有特别的指明，或者这种取代将会明显不利地影响所得到结构的期望属性时。更优选地，式(II)的所述多环或稠合多环芳香醛包括式(III)或(IV)的醛本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种分子玻璃化合物，其包含：A)式(I)的芳族化合物与式(II)的多环或稠合多环芳香醛的四聚反应产物：C6R1x(OR2)y????(I)其中R1为H、F、C1?20烷基、C1?20卤烷基、C6?20芳基、C6?20卤芳基、C7?20芳烷基、或C7?20卤代芳烷基，R2为H、C1?20烷基、C1?20卤烷基，x为6?y且y为2或3，至少一个OR2基团为羟基，并且至少两个OR2基团是彼此处于间位的；Ar1?CHO????(II)其中，Ar1是取代的、卤取代的或非取代的C4?20杂环含芳族基团的基团，或取代的、卤取代的或非取代的C8?20稠合多环芳族部分，和B)酸可除去保护基团，其作为与芳族化合物的羟基的加合物、与所述多环或稠合多环芳香醛的羟基的加合物、或与包括以上至少之一的组合的加合物。
【技术特征摘要】
2011.09.23 US 61/538,6721.一种分子玻璃化合物，其包含 A)式(I)的芳族化合物与式(II)的多环或稠合多环芳香醛的四聚反应产物C6R1x(OR2)y (I) 其中R1为H、F、C1^20烷基、CV2tl卤烷基、C6_2(l芳基、C6_2(l卤芳基、C7_2(l芳烷基、或C7_2Q卤代芳烷基，R2为HX1^烷基、C1^卤烷基，X为6-y且y为2或3，至少一个OR2基团为羟基，并且至少两个OR2基团是彼此处于间位的； Ar1-CHO (II) 其中，Ar1是取代的、卤取代的或非取代的C4_2(l杂环含芳族基团的基团，或取代的、卤取代的或非取代的C8_2(l稠合多环芳族部分，和 B)酸可除去保护基团，其作为与芳族化合物的羟基的加合物、与所述多环或稠合多环芳香醛的羟基的加合物、或与包括以上至少之一的组合的加合物。2.根据权利要求1所述的分子玻璃化合物，其中，(I)式的所述芳族化合物是间苯二酚、邻苯三酚、3-甲氧基苯酚或3-乙氧基苯酚。3.根据权利要求1所述的分子玻璃化合物，其中式(II)中的Ar1为C8,芳基、C8,杂芳基、C8,卤代芳基、C8,杂卤代芳基、C8,芳烷基、或者c7_2(l卤代芳烷基。4.根据权利要求1所述的分子玻璃化合物，其中所述多环或稠合多环芳香醛具有结构式(III)或(IV)5.根据权利要求1所述的分子玻璃化合物，其中，所述酸可除去保护基团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组合的加合物。6.根据权利要求1所述的分子...
【专利技术属性】
技术研发人员：V·简恩，D·P·格林，B·C·贝利，
申请(专利权)人：罗门哈斯电子材料有限公司，陶氏环球技术有限公司，
类型：发明
国别省市：
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