酸扩散抑制剂、含酸扩散抑制剂的化学放大型光刻胶及其制备与使用方法技术

本发明专利技术提供一种酸扩散抑制剂、含酸扩散抑制剂的化学放大型光刻胶及其制备与使用方法。所述酸扩散抑制剂为含有羟基哌啶的衍生物，结构通式如下：其中，R1为极性基团，R2为化学键或亚烷基，R3为烷基。所述光刻胶包括如下的各组分：聚合物树脂、光致产酸剂、上述酸扩散抑制剂、流平剂和溶剂。所述制备方法为将上述各组分混合。所述使用方法为将光刻胶旋涂在硅片上，依次经过前烘、曝光、后烘和显影，得到光刻图案。本发明专利技术的酸扩散抑制剂，用于化学放大型光刻胶，使形成的光刻图案具有良好的图形侧壁的垂直、灵敏度和聚焦深度。灵敏度和聚焦深度。

【技术实现步骤摘要】
酸扩散抑制剂、含酸扩散抑制剂的化学放大型光刻胶及其制备与使用方法


[0001]本专利技术涉及ArF光刻胶
，具体涉及一种酸扩散抑制剂、含酸扩散抑制剂的化学放大型光刻胶及其制备与使用方法。

技术介绍

[0002]现代日常生活中必不可少的手机、电脑以及各种电器的使用和运作都离不开集成电路，而光刻胶是实现精细图形加工制备集成电路的关键材料。集成电路发展到今天，光刻工艺已经经历了从g线(436nm)、i线(365nm)、KrF(248nm)、ArF(193nm)再进一步到极紫外(EUV，13.5nm)的发展历程，不同的曝光光源对应不同的光刻胶。其中，化学放大型光刻胶在193nm光刻胶领域占据了主导地位。
[0003]化学放大型光刻胶是一种基于化学放大原理的光刻胶，其主要成分是聚合物树脂、光致产酸剂(photo acid generator，PAG)以及相应的添加剂(additives)和溶剂。PAG是一种光敏感的化合物，在光照下分解产生酸(H+)。在曝光后烘烤(PEB)过程中，这些酸会作为催化剂使得聚合物树脂上悬挂的酸不稳定基团脱落，并产生新的酸。悬挂基团的脱落改变了聚合物树脂的极性，有足够多的悬挂基团脱落后，光刻胶就能溶于显影液。
[0004]在光刻工艺中，控制PAG扩散能力的途径之一是利用酸碱中和的原理，使用碱性添加剂来降低PAG的扩散范围，这类碱性添加剂被称为酸扩散抑制剂。控制PAG的扩散是提高分辨率和减少线宽粗糙度的重要手段。因此，选择合适的酸扩散抑制剂仍是急需解决的问题。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的就是为了提供一种酸扩散抑制剂、含酸扩散抑制剂的化学放大型光刻胶及其制备与使用方法，使形成的光刻图案具有良好的图形侧壁的垂直、灵敏度和聚焦深度。
[0006]为了实现本专利技术之目的，本申请提供以下技术方案。
[0007]在第一方面中，本申请提供一种酸扩散抑制剂，所述酸扩散抑制剂为含有羟基哌啶的衍生物，结构通式如下：
[0008]其中，R1为极性基团，R2为化学键或亚烷基，R3为烷基。
[0009]进一步地，还包括如下技术特征中的至少一项：
[0010]a1)式I中，所述R1选自羟基、氰基、醛基或酯基中的一种；
[0011]a2)式I中，所述R2为化学键或C1～C6亚烷基；本申请中所述化学键为使离子相结合或原子相结合的作用力，即不含C原子直接连接。
[0012]a3)式I中，所述R3为C1～C6烷基。
[0013]进一步地，所述式I选自以下结构中的一种：
[0014][0015]在第二方面，本专利技术提供一种化学放大型光刻胶，所述化学放大型光刻胶包括如下的各组分：聚合物树脂、光致产酸剂、如上所述的酸扩散抑制剂、流平剂和溶剂。
[0016]进一步地，还包括如下技术特征中的至少一项：
[0017]b1)所述化学放大型光刻胶包括如下的质量份的各组分：
[0018][0019]b2)所述聚合物树脂为柏木醇(甲基)丙烯酸酯、羟基金刚烷醇(甲基)丙烯酸酯和内酯(甲基)丙烯酸酯的共聚物；
[0020]b3)所述光致产酸剂选自全氟磺酸锍鎓盐或全氟磺酸碘鎓盐中的至少一种；
[0021]优选的，所述全氟磺酸锍鎓盐选自以下结构中的至少一种：
[0022][0023]优选的，所述全氟磺酸碘鎓盐选自以下结构中的至少一种：
[0024][0025]b4)所述流平剂选自3M氟碳表面活性剂FC
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4430或特洛伊Troysol S366中的至少一种；
[0026]b5)所述溶剂选自苯甲醚、甲苯、二甲苯、三甲苯、氯代苯、二氯苯、丙二醇单醋酸酯、丙二醇甲醚醋酸酯、丙二醇单甲醚、丙二醇单乙醚、二缩乙二醇甲醚、二缩乙二醇乙醚、二缩乙二醇甲乙醚、醋酸丁酯、醋酸新戊酯、甲基乙基酮、甲基异丁基酮、环戊酮、环己酮、双丙酮醇、γ
‑
丁内脂或乳酸乙酯中的至少一种。
[0027]进一步地，所述化学放大型光刻胶还包括以下技术特征中的至少一项：
[0028]c1)所述聚合物树脂的重均分子量为4000～20000；如4000～6337或6337～20000
[0029]c2)所述聚合物树脂的分子量分布系数为1.2～3.0；如1.2～1.64或1.64～3.0
[0030]c3)所述聚合物树脂包括如下摩尔百分比的各组分：
[0031]柏木醇(甲基)丙烯酸酯
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20～70％，如20～50％或50～70％；
[0032]羟基金刚烷醇(甲基)丙烯酸酯
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10～40％，如10～25％或10～25％；
[0033]内酯(甲基)丙烯酸酯
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20～40％，如20～25％或25～40％
[0034]在第三方面中，本申请提供一种化学放大型光刻胶的制备方法，所述制备方法包括如下步骤：将所述聚合物树脂、所述光致产酸剂、如上所述的酸扩散抑制、所述流平剂以及所述溶剂按比例进行混合后，得到所述化学放大型光刻胶。
[0035]在第四方面中，本申请提供一种化学放大型光刻胶的使用方法，包括如下步骤：将所述化学放大型光刻胶涂布在硅片上，依次经过前烘、后烘、曝光和显影，得到光刻图案。
[0036]进一步地，还包括如下技术特征中的至少一项：
[0037]d1)前烘的温度为80～130℃；
[0038]d2)前烘的时间为30～120s；
[0039]d3)后烘的温度为80～120℃；
[0040]d4)后烘的时间为30～120s；
[0041]d5)曝光的能量为15～50mj/cm2；
[0042]d6)显影所用的显影液为2.38％的TMAH；
[0043]d7)显影的时间为15～120s。
[0044]与现有技术相比，本专利技术的有益效果在于：
[0045]本专利技术的酸扩散抑制剂，用于化学放大型光刻胶，增加了光刻胶图形侧壁的垂直性，减小边缘粗糙度，提高了光刻胶成像能量窗口。
具体实施方式
[0046]除非另有说明、从上下文暗示或属于现有技术的惯例，否则本申请中所有的份数和百分比都基于重量，且所用的测试和表征方法都是与本申请的提交日期同步的。在适用的情况下，本申请中涉及的任何专利、专利申请或公开的内容全部结合于此作为参考，且其等价的同族专利也引入作为参考，特别这些文献所披露的关于本领域中的合成技术、产物和加工设计、聚合物、共聚单体、引发剂或催化剂等的定义。如果现有技术中披露的具体术语的定义与本申请中提供的任何定义不一致，则以本申请中提供的术语定义为准。
[0047]本申请中的数字范围是近似值，因此除非另有说明，否则其可包括范围以外的数值。数值范围包括以1个单位增加的从下限值到上限值的所有数值，条件是在任意较低值与任意较高值之间存在至少2个单位的间隔。例如，如果记载组分、物理或其它性质(如分子本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种酸扩散抑制剂，其特征在于，所述酸扩散抑制剂为含有羟基哌啶的衍生物，结构通式如下：其中，R1为极性基团，R2为化学键或亚烷基，R3为烷基。2.根据权利要求1所述的酸扩散抑制剂，其特征在于，还包括如下技术特征中的至少一项：a1)式I中，所述R1选自羟基、氰基、醛基、或酯基中的一种；a2)式I中，所述R2为化学键或C1～C6亚烷基；a3)式I中，所述R3为C1～C6烷基。3.根据权利要求2所述的酸扩散抑制剂，其特征在于，所述式I选自以下结构中的一种：4.一种化学放大型光刻胶，其特征在于，所述化学放大型光刻胶包括如下的各组分：聚合物树脂、光致产酸剂、如权利要求1～3任一所述的酸扩散抑制剂、流平剂和溶剂。5.根据权利要求4所述的化学放大型光刻胶，其特征在于，还包括如下技术特征中的至少一项：b1)所述化学放大型光刻胶包括如下的质量份的各组分：b2)所述聚合物树脂为柏木醇(甲基)丙烯酸酯、羟基金刚烷醇(甲基)丙烯酸酯和内酯(甲基)丙烯酸脂的共聚物；b3)所述光致产酸剂选自全氟磺酸锍鎓盐或全氟磺酸碘鎓盐中的至少一种；
b4)所述流平剂选自3M氟碳表面活性剂FC
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4430或特洛伊Troysol S366中的至少一种；b5)所述溶剂选自苯甲醚、甲苯、二甲苯、三甲苯、氯代苯、二氯苯、丙二醇单醋酸酯、丙二醇甲醚醋酸酯、丙二醇单甲醚、丙二醇单乙醚、二缩乙二醇甲醚、二缩乙二醇乙醚、二缩乙二醇甲乙醚、醋酸丁酯、醋酸新戊酯、甲基乙基酮、甲基异丁基酮、环戊酮、环己酮、双丙酮醇...

【专利技术属性】
技术研发人员：傅志伟，梅崇余，潘新刚，
申请(专利权)人：江苏汉拓光学材料有限公司，
类型：发明
国别省市：