[發明專利]分子玻璃正性光刻膠及其圖案化方法

有效

• 申請號: 201210496999.4
• 申請日: 2012-11-28
• 公開（公告）號: CN103145624A
• 公開（公告）日: 2013-06-12
• 發明（設計）人: 段宣明;金峰;董賢子;趙震聲
• 申請（專利權）人: 中國科學院理化技術研究所
• 主分類號: C07D239/26
• 分類號: C07D239/26;G03F7/004;G03F7/00
• 代理公司: 北京正理專利代理有限公司 11257
• 代理人: 張雪梅

技術領域

本發明涉及通過曝光實現圖案化所使用的正性光刻膠，包括采用極紫外（EUV）光束、KrF(248nm)或ArF(193nm)準分子激光器、可見或近紅外激光器、X-射線、電子束、離子束等作為曝光光源的正性光刻膠及其圖案化方法，可以應用在微電子技術領域。

背景技術

光刻膠，又叫光致抗蝕劑，是一類光敏性物質，利用其曝光前后在顯影液中的溶解性差異，可以得到預先設計的精細結構。利用光刻膠進行微納結構的加工，是制造半導體器件如超大規模集成電路至關重要的一個環節。提高半導體器件集成度的主要手段，是縮小光刻膠圖案的特征尺寸，而特征尺寸與光刻所使用光源的波長直接相關。光刻技術中，紫外光因為波長較短而成為曝光光源的首選，并且逐漸轉向更短波長的深紫外光（248nm和193nm）。目前采用ArF(193nm)準分子激光器，已經實現32nm線條的光刻，并且光刻圖案向著實現22nm特征尺寸發展。但是，信息技術不斷追求更快的速度和更小的體積，這就要求更進一步減小光刻圖案的特征尺寸。研發人員將研究轉向具有更短波長光源的光刻技術中去，EUV光刻技術應運而生。EUV光是13.4nm波長的電磁輻射，利用其極短的波長有望實現22nm、甚至15nm特征尺寸圖案的加工，因此在2010年國際半導體技術路線圖中，EUV光刻技術被確定為下一代光刻技術。

傳統的光刻膠由感光高分子材料組成。由于高分子材料的分子量較大且具有多分散性所導致的分子尺寸不均一，以及高分子鏈可能發生的鏈纏結，都會對光刻圖案造成不良影響，例如圖案的分辨率難于進一步提高，圖案的邊界特征不清晰等。分子玻璃作為有機小分子化合物，具有無定形態、確定的分子結構、小而均一的分子尺寸，分子間沒有鏈纏結等特點，因此將低分子量的分子玻璃用作光刻膠材料具有潛在的優勢。

發明內容

針對上面提出的高分子光刻膠存在的分子量較大且具有多分散性的問題，本發明的目的是提供一種基于分子玻璃化合物的光刻膠。

根據本發明的一個方面，提供一種含酸敏感基團的六元含氮雜環衍生物，該衍生物具有通式I的結構：

其中，X為碳原子或者氮原子，優選為碳原子；

R₁，R₂，R₃，R₄分別選自氫原子；C₁-C₆烷基；未取代的或C₁-C₆烷基單取代的或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；或含酸敏感基團的苯基、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中至少一個是含酸敏感基團的苯基、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。優選地，所述含酸敏感基團具有通式II的結構：

其中，R₅為CR₆R₇R₈，其中R₆、R₇和R₈獨立地為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。

根據本發明的另一方面，提供一種如上所述的含酸敏感基團的六元含氮雜環衍生物的制備方法，該方法包括如下步驟：

含氮六元雜環化合物與甲氧基芳基化合物反應生成甲氧基芳基取代含氮六元雜環化合物；

所述甲氧基芳基取代含氮六元雜環化合物脫去甲基生成羥基芳基取代含氮六元雜環化合物；以及

用酸敏感基團對羥基芳基取代含氮六元雜環的羥基進行保護得到含酸敏感基團的六元含氮雜環化合物。

優選地，該方法包括如下步驟：

具有通式III的含氮六元雜環溴代物與甲氧基苯硼酸反應生成甲氧基芳基取代含氮六元雜環化合物；