[发明专利]用于光刻胶组合物的酸抑制剂、制备方法及光刻胶组合物

说明书

本发明公开了一种用于光刻胶组合物的酸抑制剂，其酸度系数pKa值为8‑12，所述酸抑制剂的结构中含有氟原子，每摩尔酸抑制剂中含有氟原子的含量小于或等于6摩尔。此外，本发明还公开了一种制备上述的酸抑制剂的制备方法，所述制备方法包括如下步骤：步骤A：将含有羟基的单体通过聚合反应得到相应的聚合物；步骤B:将步骤A所得的聚合物通过氟化反应得到所述的酸抑制剂。另外，本发明还公开了一种光刻胶组合物。

技术领域

本发明属于半导体制备技术领域，具体涉及一种含氟的酸抑制剂的制备以及其在光刻胶中的应用。

背景技术

目前的半导体技术中，集成电路的图形的转换都是通过光刻技术实现的。目前所使用的光刻技术的光源波长已经从436nm(g线)、365nm(i线)、248nm(KrF线)、193nm(ArF线)发展到了极紫外光源13nm(EUV)。在不断降低光刻波长的同时，为了进一步提高光刻胶的灵敏度，化学增幅型光刻胶是目前主要使用的光刻胶类型。

对于光刻胶而言，分辨率、灵敏度和线宽粗糙度是其中最为重要的三个指标，他们决定了芯片制造过程中，集成电路的图形的大小以及制造工艺。为了减小图形的尺寸以及优化制造工艺，就必须提高这三个最为重要的指标。

对于化学增幅型光刻胶，其通过生成光酸来提高光刻胶的灵敏度，但是光酸产生之后会由于扩散而降低分辨率以及增加线宽粗糙度，因此，在通过控制光酸扩散造成的影响是十分重要的。目前来控制光酸扩散的方式有加入碱性化合物，通过酸碱中和的方法来降低光酸的扩散范围及浓度，而此类化合物一般称为酸抑制剂。而目前研究表明，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抑制剂。

酸抑制剂的碱性强弱也影响着光酸扩散的范围，表征碱性化合物碱性强弱一般用pKa值来表征，因此控制酸抑制剂的pKa值或者说制备具有一定pKa值的酸抑制剂可以提高分辨率和减少线宽粗糙度。

而酸抑制剂在基体树脂中的分散均匀性也是非常重要的，例如公开号为CN106154747，公开日为2016年11月23日，名称为“光碱产生剂以及包含其的光致抗蚀剂组合物”的中国专利文献公开了一种光碱产生剂。在该专利文献所公开的技术方案中，使用了光酸抑制剂(光碱产生剂)，但是其同基体树脂结构不同，很难均匀的分散到光刻胶膜中，由于光碱产生剂起到的提高分辨率和降低线宽粗糙度的效果大大折扣。

因此，在不降低光刻胶的性能的同时，获得合适pKa值的酸抑制剂以及提高酸抑制剂同基体树脂的相容性是目前主要的课题。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供一种用于光刻胶组合物的酸抑制剂、制备方法及光刻胶组合物。

为了实现上述目的本发明通过以下几个方面实现：

第一方面、本发明提出了一种光刻胶组合物，其含有一种酸抑制剂，其为聚合物且其酸度系数pKa值为8-12，所述酸抑制剂结构单元中含有氟原子，每摩尔酸抑制剂结构单元中氟原子含量小于或等于6摩尔。

需要说明的是，酸度系数pKa值是表征化合物结合氢离子能力的指标，其值越小表示其同酸反应的能力越差，而其值越大则表示其同酸反应的能力越强。光刻胶的原理是通过曝光后产生酸而是基体树脂同酸反应而生成碱溶性树脂，当酸抑制剂能力过强即pKa值过高时，会使曝光部分基体树脂溶解性下降，从而降低灵敏度。而当酸抑制剂能力太弱即pKa值过低时，其无法控制光酸的扩散，会使最后形成图案的线宽粗糙度变大。因此，选择合适的酸度系数的酸抑制剂是十分重要的。

而本发明就提供了一种酸度系数合适的酸抑制剂，其酸度系数pKa值为8-12，从获得更高灵敏度和更低线宽粗糙度的角度，其酸度系数pKa值优选为9-11.5之间。