[发明专利]含羟基的酸扩散抑制剂及其制备方法与光刻胶组合物

说明书

本发明公开了一种含羟基的酸扩散抑制剂及其制备方法和应用。所述含羟基的酸扩散抑制剂的结构如通式(I)所示，包含n_a和羟基结构的部分为羟基功能单元；包含R₃、R₄和n_b的部分为碱性功能单元。所述含羟基的酸扩散抑制剂溶解性好能更有效改善本身在光刻胶内的分布，提高光刻胶分辨率和线宽粗糙度，改善光刻胶的成膜能力。其制备方法，反应条件温和，效率高。将所述含羟基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，尤其涉及一种含羟基的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

本发明的目的在于克服现有技术的所述不足，提供一种含羟基的酸扩散抑制剂及其制备方法及其应用，以解决现有酸扩散抑制剂存在的与高分子化合物之间的互溶性不匹配而导致光刻胶成膜能力差，出现光刻胶膜脆裂、剥落等的技术问题。

为了实现所述发明目的，本发明的一方面，提供了一种含羟基的酸扩散抑制剂。所述含羟基的酸扩散抑制剂的结构通式如下通式(I)所示：

其中，所述通式(I)中的R₁、R₂为H或甲基；R₃、R₄为氢原子数1～40、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；n为5-200，n_a为烷基、芳基或含硫/氧/氮杂原子的官能结构中的一种或多种；n_b为含有一个或多个醚键、一个或多个酯键的、且碳原子数为1～20的碳链；其中，包含所述n_a和羟基结构的部分为羟基功能单元；包含所述R₃、R₄和n_b的部分为碱性功能单元。

本发明的另一方面，提供了本发明含羟基的酸扩散抑制剂的一种制备方法。所述含羟基的酸扩散抑制剂的制备方法包括如下步骤：

将含所述羟基功能单元的单体和含所述碱性功能单元的单体溶解于第一溶剂中，得到含酸扩散抑制剂单体的混合液；