[发明专利]氰基金刚烷化合物和聚合物

说明书

本发明专利申请是申请日为2005年3月9日，申请号为200510054530.5，发明名称为“氰基金刚烷化合物和聚合物”的发明专利申请的分案申请。

技术领域

本发明涉及氰基金刚烷基化合物，含有这些化合物的聚合单元的聚合物、和含有这些聚合物的光致抗蚀组合物。本发明的优选聚合物具有至少一个或两个不同的重复单元和氰基金刚烷单元，并用于在小于250nm，例如248nm和193nm的波长下成像的光致抗蚀剂。

背景技术

光致抗蚀剂是用于将图案转移到基材上的光敏薄膜。在基材上形成光致抗蚀剂涂层，然后使光致抗蚀剂层通过一光掩模接触活化辐射源。光掩模具有对于活化辐射不透明的部分，而其它部分对于活化辐射是透明的。接触活化辐射使得光致抗蚀剂涂层产生了光诱导的化学转化，从而将光掩模的图案转移到涂有光致抗蚀剂的基材上。曝光后，光致抗蚀剂显影，形成能够选择性处理基材的浮雕像。

虽然目前市售的光致抗蚀剂适合许多应用，但目前的抗蚀剂仍然有显著的缺点，特别是在需要高性能的应用中，例如形成高解析的小于1/4微米和甚至小于1/10微米的特征时。

因此，对于能够在短波长辐射，包括接触小于200nm，例如193nm的辐射下可光致成像的光致抗蚀剂有持续增长的兴趣。

含有降冰片烷基等脂环基团的聚合物作为在200nm波长下成像的光致抗蚀剂的树脂成分是感兴趣的，因为这些树脂较少吸收接触到的辐射。见美国专利U.S.Patent 6,509,134;T.Wallow等,Proc.SPIE 2724(1996)334;S.J.Choi,等,J.Photopolymer Sci.Technology,10(1997)521;S.J.Choi等,Proc.SPIE 3999(2000)54;美国专利号5,843,624;6,306,554;和6,517,990;和日本出版的专利申请2003-12207。

尝试提高接触短波辐射的透明度会对其它重要的性能产生负面影响，例如基材粘合性和对在显影后使用的蚀刻剂的抗性，这些性能又会严重影响图像解析度。特别是，抗蚀剂中用于提高200nm曝光下的透明度的还原性芳族(例如苯基或取代的苯基，例如苯酚)成分会形成一种抗蚀剂，它对用于处理暴露基材表面的蚀刻剂的抗性很差，对下面的基材粘合性差，并且光刻处理空间(window)也很差(窄)。见例如，美国专利6,479,211。

已进行了各种尝试，以改善这些短波长光致抗蚀剂的性能。已报道了一些具有某种氰基取代的光致抗蚀剂树脂的用途。见美国公开的申请2003/0186160和2003/0008502；和日本出版的申请2003-122007和2004-29542。转让给Shipley公司的美国专利6,692,888公开了含有氰基树脂的非常有用的光致抗蚀剂。

因此，仍需要新的光致抗蚀剂组合物，特别是能够在短波长下，例如250nm以下的曝光波长下有效成像的抗蚀剂组合物。

发明内容

现在，我们提供了氰基取代的金刚烷基化合物和含有这些化合物聚合单元的聚合物。我们还提供含有这些氰基金刚烷聚合物的光致抗蚀剂。值得注意的是，本发明的光致抗蚀剂可提供显著改善的性能，包括增强的光刻处理窗，基材粘合性和对等离子体蚀刻剂的抗性。

本文所用的术语“氰基金刚烷基化合物”、“氰基取代的金刚烷基化合物”或其它类似的术语指一种化合物，它含有金刚烷基，该金刚烷基环被氰基或含有氰基的基团，例如氰基烷基(如-(C_1-8烷基CN))等取代。对于许多应用，优选的化合物中氰基不直接与金刚烷环碳原子共价连接，而与金刚烷环原子相隔一、二、三、四或更多原子，例如被氰基烷基隔开。这些与金刚烷基环通过一个或多个中间原子共价连接的氰基通常被称作与金刚烷基环侧接的氰基。

本发明的优选氰基金刚烷基化合物还含有能够使化合物聚合的官能团。通常该氰基金刚烷基化合物含有不饱和基团，例如碳碳双键。

特别优选的氰基金刚烷基化合物是具有含至少一部分酯基的氰基金刚烷基部分的丙烯酸酯。

更具体的，本发明的优选氰基金刚烷基化合物包括下式I的那些化合物：

其中R和R¹分别是氢或烷基，R和R¹优选是氢或甲基；

各R³分别是氰基；羟基；可任选取代的烷基(包括氰基烷基)；或可任选取代的杂烷基(包括氰基杂烷基)；至少一个R³是氰基，可任选取代的氰基烷基或可任选取代的氰基杂烷基；