[发明专利]含氟类胆固醇阴离子光致产酸剂、制备及其光刻胶组合物

说明书

本发明提供了一种含氟类胆固醇阴离子光致产酸剂、制备方法及其光刻胶组合物。含氟类胆固醇阴离子光致产酸剂中的氟原子可作为氢键受体，提高光致产酸剂在光刻胶内的溶解性及更有效地减缓质子扩散，从而提高光刻胶分辨率和线宽粗糙度，且在大量使用时可有效提高整款光刻胶的接触角，避免小分子的光敏剂在镜头液体中析出而污染昂贵的光刻机镜头，更适用于浸没式光刻胶的使用环境；可利用氟原子作为氢质子受体的性质，通过氢键作用吸附质子，同时降低分子在烘烤过程的振动，进一步减慢酸的扩散速度；配合以此类胆固醇类化合物固有的大分子量、普遍具有多个极性基团的特点，可控制光刻胶曝光及烘烤后的光酸扩散距离，减小光刻胶显影后的边缘粗糙度。

技术领域

本发明属于光刻胶技术领域，尤其涉及一种含氟类胆固醇阴离子光致产酸剂、制备方法及其光刻胶组合物。

背景技术

光刻胶是微电子加工技术中微细图形加工的关键材料之一，是将图像转移到基底上的光敏膜。光刻胶的主要成分是聚合物树脂、光敏剂以及相应的添加剂。光敏剂是光刻胶体系中的重要组分，光照下产生质子，与相应的阴离子作用后产生酸，在曝光后烘烤过程中，这些酸重新释放质子与聚合物上的酸敏基团反应，产生极性反转；由此，改变聚合物的极性，在后续的显影过程曝光后的胶膜会溶解在碱性的显影液中。

光刻胶的三个重要参数包括分辨率、灵敏度、线宽粗糙度，它们决定了光刻胶在芯片制造时的使用时机及工艺窗口。随着半导体芯片性能不断提升，集成电路的集成度呈指数型增加，集成电路中的图形不断缩小。为了制作更小尺寸的图形，必须提高光刻胶的上述三个性能指标。根据瑞利方程式，在光刻工艺中使用短波长的光源可以提高光刻胶的分辨率。光刻工艺的光源波长从365 nm(I-线)发展到248nm(KrF)、193nm(ArF)。目前主流的KrF、ArF光刻胶采用了化学放大型光敏树脂。

研究表明，在化学放大型光刻胶曝光之后，控制光酸扩散长度是提高分辨率和减少线宽粗糙度(LWR)的重要手段。减小光刻胶图像中的LWR，途径之一是使用大体积的阴离子光酸结构控制光酸扩散能力，这类光致产酸剂是光敏剂开发的重点。因此，开发一种具有较大空间体积的光敏剂并且具有合适的酸扩散长度是先进光刻胶产品的必备原材料，这也将为后续浸没式光刻胶的开发提供必要的基础。但是一般的光致产酸剂的酸扩散速度快并且疏水性能差，不适用于浸没式光刻胶的使用环境，因此，迫切需要研究出一种新方案去减慢光致产酸剂的酸扩散速度并提高光刻胶的疏水性能。

发明内容

本发明提供一种含氟类胆固醇阴离子光致产酸剂，旨在解决减慢光致产酸剂的酸扩散速度并提高光刻胶的疏水性能的问题。

本发明又提供了一种含氟类胆固醇阴离子光致产酸剂的制备方法；以及，由含氟类胆固醇阴离子光致产酸剂制备得到的光刻胶组合物。

一种含氟类胆固醇阴离子光致产酸剂，所述含氟类胆固醇阴离子光致产酸剂的结构通式如下：

其中，R_f为氟原子和/或含氟基团；linker为含有碳-氧键、碳-碳键和/或碳- 硫键的长链；m＝0-10；R’、R”、R”’为含有或不含有取代基的芳烃，或为环状或非环状烷烃。

进一步地，所述含氟类胆固醇阴离子光致产酸剂的结构式为：

其中，Y为第一亲核基团；R为含有1-10碳原子的长链；Z为第二亲核基团；R’、R”、R”’为含有或不含有取代基的芳烃，或为环状或非环状烷烃。

或