含酸抑制剂的改性成膜树脂及其制备方法与光刻胶组合物技术

本发明专利技术公开了一种含酸抑制剂的改性成膜树脂及其制备方法和应用。所述改性成膜树脂由包括成膜树脂单体和酸抑制剂单体聚合而成。所述改性成膜树脂包括成膜功能基团和酸抑制剂功能基团，因此，所述改性成膜树脂既能做主体树脂，还具有酸抑制作用。本发明专利技术还提供所述改性成膜树脂的制备方法以及其光刻胶组合物。将所述改性成膜树脂应用于光刻胶组合物时，所述光刻胶组合物所含组分分散均匀，能够保证光刻胶的光刻性能稳定，有效保证并提高了光刻胶分辨率和线宽粗糙度，而且成膜能力好，有效避免了光刻胶膜出现脆裂、剥落等不良现象。

Modified film-forming resin containing acid inhibitor and its preparation method and photoresist composition

【技术实现步骤摘要】
含酸抑制剂的改性成膜树脂及其制备方法与光刻胶组合物
本专利技术属于高分子聚合物
，尤其涉及一种含酸抑制剂的改性成膜树脂及其制备方法与光刻胶组合物。
技术介绍
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。酸活性成膜树脂、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。目前的光刻胶一般是将酸活性成膜树脂和酸扩散抑制剂等组分进行混合处理。但是在实际应用中发现，一方面，酸抑制剂树脂分子大，活动性小，作用范围交小，在配方调制时较难把握；另一方面，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。因此，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。但是这些大量苯环或大体积的非芳香桥环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。因此，如何有效的提高酸扩散抑制剂在光刻胶中的分散均匀和与其他组分之间的相容性以提高光刻胶的光刻性能是为本领域研发人员一直在试图努力解决的技术难题。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有技术的所述不足，提供一种含酸抑制剂的改性成膜树脂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。为了实现所述专利技术目的，本专利技术的一方面，提供了一种含酸抑制剂的改性成膜树脂。所述含酸抑制剂的改性成膜树脂由包括成膜树脂单体和酸抑制剂单体聚合而成，其结构通式(I)如下：其中，所述通式(I)中的n为5-200。本专利技术的另一方面，提供了本专利技术含酸抑制剂的改性成膜树脂的一种制备方法。所述含酸抑制剂的改性成膜树脂的制备方法包括如下步骤：在保护气氛下，将成膜树脂单体和酸抑制剂单体于反应溶剂中溶解后，加入引发剂溶液进行聚合反应，得到反应物溶液；向所述反应物溶液中加入沉淀溶剂使得所述反应物溶液的反应物发生沉淀，留沉淀且分离溶液处理，并对沉淀进行纯化处理。本专利技术的又一方面，提供了一种光刻胶组合物。所述光刻胶组合物包含本专利技术含酸抑制剂的改性成膜树脂。与现有技术相比，本专利技术具有下列优点：本专利技术含酸抑制剂的改性成膜树脂包括成膜树脂基团和酸抑制剂功能基团。因此，所述含酸抑制剂的改性成膜树脂既能做主体树脂，还具有酸抑制作用。这样，将所述含酸抑制剂的改性成膜树脂配制光刻胶时，可能不用另外添加酸抑制剂，从而使得光刻胶成分分散均匀，提高光刻胶分辨率和线宽粗糙度。本专利技术含酸抑制剂的改性成膜树脂制备方法将包括成膜树脂单体和酸抑制剂单体与引发剂溶液直接进行混合处理进行聚合反应，从而生成含有成膜树脂功能基团和酸抑制剂功能基团，其不仅能够保证改性成膜树脂的生成，而且其反应条件温和，效率高。本专利技术光刻胶组合物由于含有本专利技术改性成膜树脂，因此，所述光刻胶组合物所含组分分散均匀，而且还可以避免额外添加酸抑制剂，从而能够保证光刻胶的光刻性能稳定，有效保证并提高了光刻胶分辨率和线宽粗糙度，而且成膜能力好，有效避免了光刻胶膜出现脆裂、剥落等不良现象。附图说明下面将结合附图及实施例对本专利技术作进一步说明，附图中：图1为本专利技术实施例改性成膜树脂的制备方法工艺流程示意图；图2为本专利技术实施例2-1提供的光刻胶进行光刻后的电子显微镜照片；图3为本专利技术实施例2-2提供的光刻胶进行光刻后的电子显微镜照片；图4为本专利技术实施例2-3提供的光刻胶进行光刻后的电子显微镜照片；图5为本专利技术实施例2-4提供的光刻胶进行光刻后的电子显微镜照片；图6为本专利技术实施例2-5提供的光刻胶进行光刻后的电子显微镜照片。具体实施方式为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。一方面，本专利技术实施例提供一种含酸抑制剂的改性成膜树脂(下文全文均简称为改性成膜树脂)。所述改性成膜树脂由包括成膜树脂单体和酸抑制剂单体聚合而成，其结构通式(I)如下所示：其中，所述通式(I)中的n代表改性成膜树脂由多个成膜功能基团和酸抑制功能基团组合聚合而成，范围为5-200，具体如为正整数。因此，在所述改性成膜树脂同时含有成膜树脂功能基团，同时还含有酸抑制剂功能基团。这样，所述改性成膜树脂既能做主体树脂，还具有酸抑制作用。实施例中，所述改性成膜树脂中所含的所述成膜树脂功能基团和酸抑制剂功能基团的质量比为由所述成膜树脂单体和酸抑制剂单体的质量比为(95-99.99)：(0.01-5)的比例聚合反应后的质量比。通过调节两功能基团的比例，一方面能够充分起到成膜作用，同时具有优异的光酸扩散抑制能力。在实施例中，所述酸抑制剂单体包括含碳链酸抑制剂单体、含醚键酸抑制剂单体、含酯键酸抑制剂单体、含羟基功能基团酸抑制剂单体中的至少一种。在具体实施例中，所述含碳链酸抑制剂单体包括以下结构中的至少一种：所述含醚键酸抑制剂单体包括以下结构中的至少一种基团的单体：所述含酯键酸抑制剂单体包括以下结构中的至少一种基团的单体：所述含羟基功能单体包括以下结构中的至少一种基团的单体：其中，上述所述羟基功能单元分子结构式中的nx、ny、nz所示的数据均为碳链的碳原子数，如nx＝3～17表示碳链的碳原子数3～17、ny＝1～6表示碳链的碳原子数1～6、nz＝1～6表示碳链的碳原子数1～6。含有上述各基团的酸抑制剂单体能够赋予所述改性成膜树脂优异的酸抑制作用。使得所述改性成膜树脂配制光刻胶时，能够使得光刻胶成分分散均匀，提高光刻胶分辨率和线宽粗糙度。在实施例中，所述成膜树脂单体包括极性成膜树脂单体，非极性成膜树脂单体基团，酸保护单体基团的至少一种。在具体实施例中，所述极性成膜树脂单体具有如下结构：<本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种含酸抑制剂的改性成膜树脂，其特征在于，其由包括成膜树脂单体和酸抑制剂单体聚合而成，其结构通式(I)如下所示：/n

【技术特征摘要】
1.一种含酸抑制剂的改性成膜树脂，其特征在于，其由包括成膜树脂单体和酸抑制剂单体聚合而成，其结构通式(I)如下所示：



其中，所述通式(I)中的n为5-200。


2.根据权利要求1所述的改性成膜树脂，其特征在于：所述成膜树脂中成膜单体和酸抑制剂单体的质量比为(95-99.99)：(0.01-5)。


3.根据权利要求1或2所述的改性成膜树脂，其特征在于：所述酸抑制剂单体包括含碳链酸抑制剂单体、含醚键酸抑制剂单体、含酯键酸抑制剂单体、含羟基酸抑制剂单体中的至少一种；
所述成膜树脂单体包括极性成膜树脂单体，非极性成膜树脂单体，酸保护单体的至少一种。


4.根据权利要求3所述的含酸抑制剂的改性成膜树脂，其特征在于：
所述含碳链酸抑制剂单体包括以下至少一种基团的单体：









所述含醚键酸抑制剂单体包括以下结构中的至少一种基团的单体：






所述含酯键酸抑制剂单体包括以下结构中的至少一种基团的单体：












所述含羟基功能单体包括以下结构中的至少一种基团的单体：














5.根据权利要求3所述的改性成膜树脂，其特征在于：所述极性成膜树脂单体的结构式如下：



其中：R1＝CaH2a，a为1-5的整数；R2＝CbH2b，b为1-5的整数；R3＝H或CH3，R6＝CcH2c，c为1-5的整数；
所述非极性成膜树脂单体的结构式如下：



其中，R3＝H或CH3；R4＝CdH2d+1，d为1-10的整数；R5＝H或CH3；R8＝CeH2e+1，e为1-10的整数；R7＝亚甲基或无基团；
所述酸保护单体的结构式如下：



其中，R3＝H或CH3；R11＝CfH2f+1，f为1-10的整数；R12＝CgH2g+1，g为1-10的整数。


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【专利技术属性】
技术研发人员：顾大公，齐国强，余绍山，陈玲，方涛，毛智彪，许从应，
申请(专利权)人：宁波南大光电材料有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江;33