[發(fā)明專利]一種光刻膠組合物及其制備方法

在審

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• 申請日: 2019-02-27
• 公開（公告）號: CN110058489A
• 公開（公告）日: 2019-07-26
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 顧大公;馬瀟;毛智彪;許從應(yīng)
• 申請（專利權(quán)）人: 江蘇南大光電材料股份有限公司
• 主分類號: G03F7/004
• 分類號: G03F7/004
• 代理公司: 蘇州創(chuàng)元專利商標(biāo)事務(wù)所有限公司 32103
• 代理人: 陶海鋒

本發(fā)明公開了一種光刻膠組合物及其制備方法，該光刻膠組合物至少由一種具有酸活性的成膜樹脂、一種光敏劑、一種酸擴散抑制劑及有機溶劑構(gòu)成；以質(zhì)量百分數(shù)計，酸擴散抑制劑的含量為0.001~10%、具有酸活性的成膜樹脂的含量為1~20%、光敏劑的含量為0.01~10%，其余為有機溶劑；光敏劑為柔性長鏈多鎓鹽光致產(chǎn)酸劑或柔性長鏈多鎓鹽光致產(chǎn)酸劑和小分子光致產(chǎn)酸劑結(jié)合使用；酸擴散抑制劑為含堿性基團的聚合物樹脂、堿性小分子，或含堿性基團的聚合物樹脂和堿性小分子結(jié)合使用。本發(fā)明采用了以聚合物形式存在的酸擴散抑制劑和柔性長鏈多鎓鹽光致產(chǎn)酸劑，在光刻膠中溶解性優(yōu)良，有較大的能量寬裕度，可以控制非曝光區(qū)的光酸擴散；同時能更有效改善本身在光刻膠內(nèi)的分布，提高光刻膠分辨率和線寬粗糙度，改善光刻膠的成膜能力。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種光刻膠組合物及其制備，具體涉及一種含有酸擴散抑制劑樹脂及柔性長鏈多鎓鹽光致產(chǎn)酸劑的光刻膠組合物及其制備。

背景技術(shù)

光刻膠的三個重要參數(shù)包括分辨率、靈敏度、線寬粗糙度，它們決定了光刻膠在芯片制造時的工藝窗口。隨著半導(dǎo)體芯片性能不斷提升，集成電路的集成度呈指數(shù)型增加，集成電路中的圖形不斷縮小。為了制作更小尺寸的圖形，必須提高光刻膠的上述三個性能指標(biāo)。根據(jù)瑞利方程式，在光刻工藝中使用短波長的光源可以提高光刻膠的分辨率。光刻工藝的光源波長從365nm（I-線）發(fā)展到248nm（KrF）、193nm（ArF）、13nm（EUV）。為提高光刻膠的靈敏度，目前主流的 KrF、ArF、EUV光刻膠采用了化學(xué)放大型光敏樹脂。

隨著關(guān)鍵尺寸不斷變小，為了在光刻工藝中得到理想的分辨率，就要去光致產(chǎn)酸劑（光敏劑）在曝光區(qū)具備良好的光酸產(chǎn)生能力，而在非曝光區(qū)要減小光酸的擴散。同時還要求光敏劑在光刻膠體系中具有良好的溶解性，防止長期存放時析出，使光刻膠變質(zhì)。通過對光敏劑結(jié)構(gòu)的設(shè)計，可以提高它的產(chǎn)酸效率，提高分辨率。同時，還需要開發(fā)與之配套的酸擴散抑制劑，進一步的控制光酸擴散和優(yōu)化線條的粗糙度。

研究表明，在化學(xué)放大型光刻膠曝光之后，控制光酸擴散是提高分辨率和減少線寬粗糙度的重要手段。提高控制光酸擴散能力的途徑之一是利用酸堿中和的原理，使用堿性化合物來減低光酸擴散范圍，這類堿性化合物被稱為酸擴散抑制劑。

酸活性樹脂、光敏劑、酸擴散抑制劑是光刻膠配方中的主要成分。現(xiàn)有技術(shù)中，胺類分子是控制酸擴散的關(guān)鍵成分之一。然而在結(jié)構(gòu)上胺類分子與光刻膠樹脂有較大的差異，導(dǎo)致胺類分子不能很均勻地分布于光刻膠膜中，降低了光刻膠的分辨率和線寬粗糙度。另一方面，為了達到較好的抗刻蝕性能，光刻膠樹脂中會使用大量苯環(huán)或大體積的非芳香橋環(huán)結(jié)構(gòu)。這些結(jié)構(gòu)容易導(dǎo)致高分子化合物之間的互溶性不匹配，成膜能力差，出現(xiàn)光刻膠膜脆裂、剝落等問題。同時小分子的堿性化合物在應(yīng)用到浸沒式光刻工藝時存在污染光刻膠鏡頭的可能，造成嚴重的后果。

因此，如何設(shè)計開發(fā)出符合光刻膠配方需求的配套材料（光敏劑和酸抑制劑），是當(dāng)前光刻膠產(chǎn)品配方開發(fā)的重點。此外，光刻膠配方的篩選和定型更是一個世界級的難題。如何將開發(fā)出的光敏劑和酸擴散抑制劑，科學(xué)的進行配伍，使整個光刻膠配方具備良好的分辨率和線條粗糙度，一直是業(yè)界需要重點研究的地方。這也是本發(fā)明的研究方向。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的發(fā)明目的是提供一種光刻膠組合物，通過配方改進提高光刻膠的分辨率和線寬粗糙度，同時提高其成膜能力。本發(fā)明的另一發(fā)明目的是提供一種光刻膠組合物的制備方法。

為達到上述發(fā)明目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：一種光刻膠組合物，至少由一種具有酸活性的成膜樹脂、一種光敏劑、一種酸擴散抑制劑及有機溶劑構(gòu)成，其特征在于：以質(zhì)量百分數(shù)計，組合物中酸擴散抑制劑的含量為0.001~10%、具有酸活性的成膜樹脂的含量為1~20%、光敏劑的含量為0.01~10%，其余為有機溶劑；所述光敏劑為柔性長鏈多鎓鹽光致產(chǎn)酸劑，或者柔性長鏈多鎓鹽光致產(chǎn)酸劑和小分子光致產(chǎn)酸劑的混合物；所述酸擴散抑制劑為含堿性基團的聚合物樹脂，或者含堿性基團的聚合物樹脂和堿性小分子的混合物。