[发明专利]分子玻璃正性光刻胶及其图案化方法

说明书

技术领域

本发明涉及通过曝光实现图案化所使用的正性光刻胶，包括采用极紫外（EUV）光束、KrF(248nm)或ArF(193nm)准分子激光器、可见或近红外激光器、X-射线、电子束、离子束等作为曝光光源的正性光刻胶及其图案化方法，可以应用在微电子技术领域。

背景技术

光刻胶，又叫光致抗蚀剂，是一类光敏性物质，利用其曝光前后在显影液中的溶解性差异，可以得到预先设计的精细结构。利用光刻胶进行微纳结构的加工，是制造半导体器件如超大规模集成电路至关重要的一个环节。提高半导体器件集成度的主要手段，是缩小光刻胶图案的特征尺寸，而特征尺寸与光刻所使用光源的波长直接相关。光刻技术中，紫外光因为波长较短而成为曝光光源的首选，并且逐渐转向更短波长的深紫外光（248nm和193nm）。目前采用ArF(193nm)准分子激光器，已经实现32nm线条的光刻，并且光刻图案向着实现22nm特征尺寸发展。但是，信息技术不断追求更快的速度和更小的体积，这就要求更进一步减小光刻图案的特征尺寸。研发人员将研究转向具有更短波长光源的光刻技术中去，EUV光刻技术应运而生。EUV光是13.4nm波长的电磁辐射，利用其极短的波长有望实现22nm、甚至15nm特征尺寸图案的加工，因此在2010年国际半导体技术路线图中，EUV光刻技术被确定为下一代光刻技术。

传统的光刻胶由感光高分子材料组成。由于高分子材料的分子量较大且具有多分散性所导致的分子尺寸不均一，以及高分子链可能发生的链缠结，都会对光刻图案造成不良影响，例如图案的分辨率难于进一步提高，图案的边界特征不清晰等。分子玻璃作为有机小分子化合物，具有无定形态、确定的分子结构、小而均一的分子尺寸，分子间没有链缠结等特点，因此将低分子量的分子玻璃用作光刻胶材料具有潜在的优势。

发明内容

针对上面提出的高分子光刻胶存在的分子量较大且具有多分散性的问题，本发明的目的是提供一种基于分子玻璃化合物的光刻胶。

根据本发明的一个方面，提供一种含酸敏感基团的六元含氮杂环衍生物，该衍生物具有通式I的结构：

其中，X为碳原子或者氮原子，优选为碳原子；

R₁，R₂，R₃，R₄分别选自氢原子；C₁-C₆烷基；未取代的或C₁-C₆烷基单取代的或C₁-C₆烷基多取代的苯基、噻吩基、噻唑基、呋喃基、吡啶基、嘧啶基、吡咯基、萘基、或喹啉基；或含酸敏感基团的苯基、噻吩基、噻唑基、呋喃基、吡啶基、嘧啶基、吡咯基、萘基、喹啉基；且R₁，R₂，R₃，R₄中至少一个是含酸敏感基团的苯基、噻吩基、噻唑基、呋喃基、吡啶基、嘧啶基、吡咯基、萘基、喹啉基，所述R₁，R₂，R₃，R₄可以相同或不同。优选地，所述含酸敏感基团具有通式II的结构：

其中，R₅为CR₆R₇R₈，其中R₆、R₇和R₈独立地为C₁-C₆烷基，C₁-C₆烷氧基，苯基，噻吩基，噻唑基，呋喃基，吡啶基，嘧啶基，吡咯基，萘基，或喹啉基，且R₆、R₇和R₈可以相同或不同。

根据本发明的另一方面，提供一种如上所述的含酸敏感基团的六元含氮杂环衍生物的制备方法，该方法包括如下步骤：

含氮六元杂环化合物与甲氧基芳基化合物反应生成甲氧基芳基取代含氮六元杂环化合物；

所述甲氧基芳基取代含氮六元杂环化合物脱去甲基生成羟基芳基取代含氮六元杂环化合物；以及

用酸敏感基团对羟基芳基取代含氮六元杂环的羟基进行保护得到含酸敏感基团的六元含氮杂环化合物。

优选地，该方法包括如下步骤：

具有通式III的含氮六元杂环溴代物与甲氧基苯硼酸反应生成甲氧基芳基取代含氮六元杂环化合物；