[发明专利]亲水性光致产酸剂和包含它的抗蚀剂组合物

说明书

技术领域

本发明涉及一种新型的亲水性光致产酸剂以及包含该亲水性光致产酸剂的抗蚀剂组合物，所述光致产酸剂均匀地分散在抗蚀剂膜中，从而提高了抗蚀剂图案的线边缘粗糙度等。

背景技术

用于包括光刻工艺的半导体微细加工的化学放大正性抗蚀剂组合物包含光致产酸剂，所述光致产酸剂包含一种当光照射时产生酸的化合物。

光致产酸剂吸收用于半导体图案工艺的光。关于通常用作光致产酸剂的鎓盐，鎓盐的阳离子部分转变成自由基形式以其它形态的分子存在，阴离子部分产生酸且该酸在光照射后在晶片烘干过程中扩散至抗蚀剂膜。

在这样的过程中，光致产酸剂直接影响抗蚀剂剂的分辨率和线边缘粗糙度等，这是由于多种因素，例如吸光能力、由吸光性引起的产酸效率、由阴离子产生的酸的扩散能力和阴离子酸强度而造成。

另外，为了得到优异的平滑形，用于化学放大抗蚀剂材料的光致产酸剂应该均匀地分散在抗蚀剂组合物中。因此，在抗蚀剂溶剂中的光致产酸剂的溶解度和其与树脂的相溶性是相当重要的。然而，常规光致产酸剂在抗蚀剂溶剂中不具有优异的溶解度，并且与树脂间的相溶性较差，且难以低成本制造。

专利文献

(专利文献1)韩国特许公开第2007-0071121号(2007年7月4日公开)

(专利文献2)韩国特许公告第0669183(2007年1月9日授权)

(专利文献3)韩国特许公告第0829615号(2008年5月7日授权)

发明内容

本发明的一个方面提供了一种亲水性光致产酸剂，所述亲水性光致产酸剂均匀地分散在抗蚀剂膜中，从而改善了抗蚀剂图案的特性(例如线边缘粗糙度等)。

本发明的另一方面是提供一种包含上述亲水性光致产酸剂的抗蚀剂组合物。

根据本发明的一个方面，提供了所述亲水性光致产酸剂由具有以下式1或式2所示结构的第一(甲基)丙烯酸酯和选自第二(甲基)丙烯酸酯、烯烃类化合物及它们的混合物的可聚合单体共聚而制得，所述可聚合单体的每一种包含选自羟基、羧基、内酯基、腈基和卤素基团的官能团：

[式1]

[式2]

其中，R₁₁和R₂₁各自独立地选自氢原子、C1-C4烷基和C1-C4烷氧基；

R₁₂和R₂₂各自独立地选自C1-C20亚烷基、C2-C20亚烯基、C1-C20杂亚烷基、C2-C20杂亚烯基、C3-C30亚环烷基、C3-C30亚环烯基、C2-C30杂环亚烷基和C3-C30杂环亚烯基；

R₂₃和R₂₄各自独立地选自氢原子、C1-C20烷基、C1-C20链烯基、C3-C30环烷基、C3-C30环烯基、C6-C30芳基和C2-C30杂环基，或者R₂₃和R₂₄彼此结合而形成C3-C30饱和或不饱和烃环；

X₁选自包含选自卤素基团、C1-C5卤代烷基和氰基中的官能团的C1-C20亚烷基；C6-C30亚芳基；和C5-C30杂亚芳基；

Y⁺是由下式3表示的化合物：

[式3]

其中，R₃₁、R₃₂和R₃₃各自独立地选自C1-C20烷基、C2-C20链烯基、C3-C30环烷基、C3-C30环烯基和C6-C30芳基，其中R₃₁、R₃₂和R₃₃的一个或多个氢原子各自独立地被选自卤素基团、羟基、羧基、硫基、C1-C10烷基、C1-C10烷氧基、C6-C18芳基、(C1-C10烷基)硫基、C6-C18芳氧基、(甲基)丙烯酰氧基、(C1-C10烷基)羰基氧基以及它们的组合中的任何取代基取代；

Z^-是由下式4表示的化合物：

[式4]

其中，R₄₁选自C1-C20亚烷基、C2-C20亚烯基、C1-C20杂亚烷基、C2-C20杂亚烯基、C3-C30亚环烷基、C3-C30亚环烯基、C2-C30杂环亚烷基和C3-C30杂环亚烯基；