[发明专利]一种酸扩散抑制剂及其制备方法与光刻胶组合物

说明书

本发明属于高分子聚合物技术领域，提供了一种酸扩散抑制剂，其是以(甲基)丙烯酸酯为结构单元，在其中引入含醚键的碱性基团形成的聚合物树脂，解决了光刻胶中高分子化合物和酸抑制剂的互溶性不匹配，成膜能力差，出现光刻胶膜脆裂、剥落等的问题，可以控制非曝光区的光酸扩散；同时能更有效改善本身在光刻胶内的溶解性和分布，提高光刻胶分辨率和线宽粗糙度，改善光刻胶的成膜能力。本发明还提供所述酸扩散抑制剂的制备方法以及其光刻胶组合物。将本申请的酸扩散抑制剂应用于光刻胶组合物时，其具有分布固定、酸扩散抑制能力高并且与酸活性树脂性质匹配、成膜能力好的特点。

技术领域

本发明属于高分子聚合物技术领域，尤其涉及一种酸扩散抑制剂及其制备 方法与光刻胶组合物。

背景技术

光刻胶的三个重要参数包括分辨率、灵敏度和线宽粗糙度，它们决定了光 刻胶在芯片制造时的工艺窗口。随着半导体芯片性能不断提升，集成电路的集 成度呈指数型增加，集成电路中的图形不断缩小。为了制作更小尺寸的图形， 必须提高光刻胶的上述三个性能指标。根据瑞利方程式，在光刻工艺中使用短 波长的光源可以提高光刻胶的分辨率。光刻工艺的光源波长从365nm(I-线) 发展到248nm(KrF)、193nm(ArF)、13nm(EUV)。为提高光刻胶的灵敏 度，目前主流的KrF、ArF、EUV光刻胶采用了化学放大型光敏树脂。

研究表明，在化学放大型光刻胶曝光之后，控制光酸扩散是提高分辨率和 减少线宽粗糙度的重要手段。提高控制光酸扩散能力的途径之一是利用酸碱中 和的原理，使用碱性化合物来减低光酸扩散范围，这类碱性化合物被称为酸扩 散抑制剂。

酸活性树脂、光敏剂、酸扩散抑制剂是光刻胶配方中的主要成分。现有技 术中，胺类分子是控制酸扩散的关键成分之一。然而在结构上胺类分子与光刻 胶树脂有较大的差异，导致胺类分子不能很均匀地分布于光刻胶膜中，降低了 光刻胶的分辨率和线宽粗糙度。另一方面，为了达到较好的抗刻蚀性能，光刻 胶树脂中会使用大量苯环或大体积的非芳香桥环结构。这些结构容易导致高分 子化合物之间的互溶性不匹配，成膜能力差，出现光刻胶膜脆裂、剥落等问题。 同时小分子的碱性化合物在应用到浸没式光刻工艺时存在污染光刻胶镜头的可 能，造成严重的后果。

因此，开发一种酸扩散抑制剂分布固定、酸扩散抑制能力高并且与酸活性 树脂性质匹配、成膜能力好的酸扩散抑制剂势在必行，这将为后续浸没式光刻 胶的开发提供必要的基础。

发明内容

本发明实施例提供一种酸扩散抑制剂，其是以(甲基)丙烯酸酯为结 构单元，在其中引入含醚键的碱性基团形成的聚合物树脂，旨在解决光刻 胶中高分子化合物和酸抑制剂的互溶性不匹配，成膜能力差，出现光刻胶 膜脆裂、剥落等的问题。将本申请的酸扩散抑制剂应用于光刻胶组合物时， 其具有分布固定、酸扩散抑制能力高并且与酸活性树脂性质匹配、成膜能 力好的特点。

本发明实施例是这样实现的，一种酸扩散抑制剂，其结构通式为(I) 或(II)：

式中，n为2～30的整数，所述酸扩散抑制剂的重均分子量为100～ 30000g/mol；n_a为含有醚键的、且碳原子数为1～20的碳链；R₁为氢原子数 1～20、且碳原子数为1～20的烷基、芳基或含硫/氧/氮杂原子的取代基中 的一种或多种；R₂为氢原子数1～20、且碳原子数为1～20的烷基、芳基或 含硫/氧/氮杂原子的取代基中的一种或多种。

更进一步地，所述R₁、R₂为直链烷基、环烷基或芳基中的一种或多种。

更进一步地，所述R₁、R₂和N原子构成的含氮官能团(即上述结构通 式(I)或(II)中由R₁、R₂和N原子构成的含氮官能团)的结构为如下结 构中的一种：