[發明專利]一種酸擴散抑制劑及其制備方法與光刻膠組合物

在審

• 申請號: 202010128257.0
• 申請日: 2020-02-28
• 公開（公告）號: CN111221218A
• 公開（公告）日: 2020-06-02
• 發明（設計）人: 顧大公;齊國強;陳玲;馬瀟;毛智彪;許從應
• 申請（專利權）人: 寧波南大光電材料有限公司
• 主分類號: G03F7/004
• 分類號: G03F7/004;G03F7/039;C08F220/34
• 代理公司: 深圳盛德大業知識產權代理事務所(普通合伙) 44333
• 代理人: 左光明

本發明屬于高分子聚合物技術領域，提供了一種酸擴散抑制劑，其是以(甲基)丙烯酸酯為結構單元，在其中引入含醚鍵的堿性基團形成的聚合物樹脂，解決了光刻膠中高分子化合物和酸抑制劑的互溶性不匹配，成膜能力差，出現光刻膠膜脆裂、剝落等的問題，可以控制非曝光區的光酸擴散；同時能更有效改善本身在光刻膠內的溶解性和分布，提高光刻膠分辨率和線寬粗糙度，改善光刻膠的成膜能力。本發明還提供所述酸擴散抑制劑的制備方法以及其光刻膠組合物。將本申請的酸擴散抑制劑應用于光刻膠組合物時，其具有分布固定、酸擴散抑制能力高并且與酸活性樹脂性質匹配、成膜能力好的特點。

技術領域

本發明屬于高分子聚合物技術領域，尤其涉及一種酸擴散抑制劑及其制備 方法與光刻膠組合物。

背景技術

光刻膠的三個重要參數包括分辨率、靈敏度和線寬粗糙度，它們決定了光 刻膠在芯片制造時的工藝窗口。隨著半導體芯片性能不斷提升，集成電路的集 成度呈指數型增加，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。根據瑞利方程式，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光刻膠采用了化學放大型光敏樹脂。

研究表明，在化學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。現有技 術中，胺類分子是控制酸擴散的關鍵成分之一。然而在結構上胺類分子與光刻 膠樹脂有較大的差異，導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或大體積的非芳香橋環結構。這些結構容易導致高分 子化合物之間的互溶性不匹配，成膜能力差，出現光刻膠膜脆裂、剝落等問題。 同時小分子的堿性化合物在應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，開發一種酸擴散抑制劑分布固定、酸擴散抑制能力高并且與酸活性 樹脂性質匹配、成膜能力好的酸擴散抑制劑勢在必行，這將為后續浸沒式光刻 膠的開發提供必要的基礎。

發明內容

本發明實施例提供一種酸擴散抑制劑，其是以(甲基)丙烯酸酯為結 構單元，在其中引入含醚鍵的堿性基團形成的聚合物樹脂，旨在解決光刻 膠中高分子化合物和酸抑制劑的互溶性不匹配，成膜能力差，出現光刻膠 膜脆裂、剝落等的問題。將本申請的酸擴散抑制劑應用于光刻膠組合物時， 其具有分布固定、酸擴散抑制能力高并且與酸活性樹脂性質匹配、成膜能 力好的特點。

本發明實施例是這樣實現的，一種酸擴散抑制劑，其結構通式為(I) 或(II)：

式中，n為2～30的整數，所述酸擴散抑制劑的重均分子量為100～ 30000g/mol；n_a為含有醚鍵的、且碳原子數為1～20的碳鏈；R₁為氫原子數 1～20、且碳原子數為1～20的烷基、芳基或含硫/氧/氮雜原子的取代基中 的一種或多種；R₂為氫原子數1～20、且碳原子數為1～20的烷基、芳基或 含硫/氧/氮雜原子的取代基中的一種或多種。

更進一步地，所述R₁、R₂為直鏈烷基、環烷基或芳基中的一種或多種。

更進一步地，所述R₁、R₂和N原子構成的含氮官能團(即上述結構通 式(I)或(II)中由R₁、R₂和N原子構成的含氮官能團)的結構為如下結 構中的一種：