一种正性光刻胶组合物及其使用方法技术

第一方面，本发明专利技术提供一种正性光刻胶组合物，所述正性光刻胶组合物包含聚合物树脂、小分子型溶解抑制剂、光酸和溶剂，小分子型溶解抑制剂结构选自以下结构中至少一种：此外，本发明专利技术还提供一种光刻胶组合物的使用方法。法。法。

【技术实现步骤摘要】
一种正性光刻胶组合物及其使用方法


[0001]本申请涉及光刻胶
，特别涉及一种正性光刻胶组合物及其使用方法。

技术介绍

[0002]光刻胶是受到紫外光、X射线、电子束、离子束等辐射照射后溶解度发生变化的薄膜材料。随着集成电路及器件的研制开发，在大规模集成电路、超大规模集成电路中光刻胶的分辨率越来越高。KrF光刻技术的出现，使得光刻胶材料的特征尺寸达到0.25μm及以下。
[0003]随着分辨率要求的提高，缩醛类树脂在光刻胶中的应用日益广泛。特别地，在高深宽比(>3)光刻胶的应用中，缩醛类树脂光刻胶可以克服酯类树脂光刻胶中常见的底部站脚(Footing)问题。但是对于实际应用，缩醛类树脂常会导致光刻胶图案上出现顶部变圆(Top Rounding)现象。顶部变圆现象一般是由于在光刻胶顶部照射到的光的范围由于离焦在横向比较大，同时光刻胶顶部由于最先接触显影液，显影量也会多一些，于是造成顶部沟槽或者通孔开口较大而变圆。顶部变圆现象对光刻的形貌和性能都有不利的影响。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷，提供一种能有效解决光刻胶顶部变圆现象的正性光刻胶组合物，本专利技术的另一个目的是提供其使用方法。
[0005]第一方面，本专利技术提供一种正性光刻胶组合物，所述正性光刻胶组合物包含聚合物树脂、小分子型溶解抑制剂、光酸和溶剂；
[0006]所述小分子型溶解抑制剂包括第一小分子型溶解抑制剂和第二小分子型溶剂抑制剂；
[0007]所述第一小分子型溶解抑制剂选自以下结构通式式Ⅰ、式Ⅱ中至少一种：
[0008][0009]其中，R
11
、R
12
各自独立地选自氢原子、C1
‑
C12的烷基或C1
‑
C12杂烷基，或R
11
、R
12
中一个基团不存在，另一个为羰基；R2、R3各自独立地选自酸不稳定基团，m、n各自独立地选自1～5的正整数；
[0010][0011]其中，R4为酸不稳定基团，p选自1～5的正整数；
[0012]其中，所述酸不稳定基团R2、R3、R4选自叔丁氧羰基类、缩醛结构、缩酮结构和碳酸酯基类中至少一种；
[0013]所述第二小分子型溶解抑制剂选自以下结构通式式Ⅲ：
[0014][0015]其中，R5、R
71
、R
72
独立地为C1～C36的烷基。
[0016]优选地，所述酸不稳定基团选自以下结构中至少一种：
[0017][0018]其中，R
81
、R
82
、R
83
独立地为C1～C12的烷基，R
84
为C1～C12亚烷基。
[0019]优选地，所述小分子型溶解抑制剂还包括以下技术特征中的至少一项：
[0020]a1)所述第一小分子型溶解抑制剂中式Ⅰ选自以下结构通式
Ⅰ‑
1、
Ⅰ‑
2和
Ⅰ‑
3中的至少一种：
[0021][0022]其中，R
111
、R
21
、R
31
、R
122
各自独立地为C1
‑
C12的烷基，R
121
为C1
‑
C12的亚烷基，m1、n1各自独立地选自1～5的正整数；
[0023][0024]其中，R
22
、R
32
各自独立地为C1
‑
C12的烷基，m2、n2各自独立地选自1～5的正整数；
[0025][0026]其中，R
112
、R
123
各自独立地为C1
‑
C12的烷基，m3、n3各自独立地选自1～5的正整数；
[0027]a2)所述第一小分子型溶解抑制剂式Ⅱ选自以下
Ⅱ‑
1结构：
[0028][0029]其中，R
42
为C1
‑
C6的烷基，p1选自1～5的正整数；
[0030]a3)所述第二小分子型溶解抑制剂式Ⅲ选自以下
Ⅲ‑
1～
Ⅲ‑
5结构中至少一种：
[0031][0032][0033]其中，q1、q2、q3、q4为1～9的正整数。
[0034]优选地，a3)所述第二小分子型溶解抑制剂式Ⅲ选自以下结构：
[0035][0036][0037]优选地，所述正性光刻胶组合物中小分子型溶解抑制剂的质量为聚合物树脂质量1
‑
30％。
[0038]更优选地，所述正性光刻胶组合物中小分子型溶解抑制剂的质量为聚合物树脂质量1
‑
15％。
[0039]优选地，所述聚合物树脂为羟基苯乙烯类化合物和缩醛保护的羟基苯乙烯类化合物的共聚物。
[0040]优选地，所述聚合物树脂还包含以下技术特征中至少一项：
[0041]b1)所述聚合物树脂的重均分子量为8～20k；
[0042]b2)所述聚合物树脂的分子量分布系数PDI<2.5；
[0043]b3)所述聚合物树脂的结构为：
[0044][0045]其中，R
91
、R
92
、R
93
各自独立地为C1
‑
C6的烷基，e，f为单体在聚合物中的摩尔分数(以小数计)，0.4≤e≤0.8，0.2≤f≤0.6，e+f＝1。
[0046]优选地，所述正性光刻胶组合物包含助剂，所述助剂包括猝灭剂或流平剂中的至少一种。
[0047]优选地，所述猝灭剂选自三乙醇胺、四丁基氢氧化铵、三(3,6
‑
二氧杂庚基)胺、三辛胺、三异丙醇胺、三乙烯二胺、2
‑
乙基
‑
N,N
‑
双(2
‑
乙己基)
‑1‑
己胺、2
‑
苯基苯并咪唑或二苯胺中的至少一种；
[0048]所述流平剂选自3M氟碳表面活性剂FC
‑
4430和特洛伊Troysol S366中的至少一种。
[0049]优选地，所述正性光刻胶组合物中各组分的质量分数为：
[0050][0051][0052]更优选地，所述正性光刻胶组合物中各组分的质量分数为：
[0053][0054]第二方面，本专利技术提供一种正性光刻胶组合物的使用方法：将所述正性光刻胶组合物涂布在硅片上，依次经过前烘、曝光、后烘和显影，得到光刻图案。
[0055]优选地，所述使用方法还包括如下技术特征中的至少一项：
[0056]c1)前烘温度为70～150℃；
[0057]c2)前烘时间为30～180s；
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种正性光刻胶组合物，其特征在于，所述正性光刻胶组合物包含聚合物树脂、小分子型溶解抑制剂、光酸和溶剂；所述小分子型溶解抑制剂选自第一小分子型溶解抑制剂或第二小分子型溶剂抑制剂；所述第一小分子型溶解抑制剂选自以下结构通式式Ⅰ、式Ⅱ中至少一种：其中，R
11
、R
12
各自独立地选自氢原子、C1
‑
C12的烷基或C1
‑
C12杂烷基，或R
11
、R
12
中一个基团不存在，另一个为羰基；R2、R3各自独立地选自酸不稳定基团，m、n各自独立地选自1～5的正整数；其中，R4为酸不稳定基团，p选自1～5的正整数；其中，所述酸不稳定基团R2、R3、R4选自叔丁氧羰基类、缩醛结构、缩酮结构和碳酸酯基类中至少一种；所述第二小分子型溶解抑制剂选自以下结构通式式Ⅲ：其中，R5、R
71
、R
72
独立地为C1～C36的烷基。2.根据权利要求1所述的正性光刻胶组合物，其特征在于，所述酸不稳定基团选自以下结构中至少一种：其中，R
81
、R
82
、R
83
独立地为C1～C12的烷基，R
84
为C1～C12亚烷基。3.根据权利要求1所述的正性光刻胶组合物，其特征在于，所述小分子型溶解抑制剂还包括以下技术特征中的至少一项：a1)所述第一小分子型溶解抑制剂式Ⅰ选自以下结构通式
Ⅰ‑
1、
Ⅰ‑
2和
Ⅰ‑
3中的至少一种：
其中，R
111
、R
21
、R
31
、R
122
各自独立地为C1
‑
C12的烷基，R
121
为C1
‑
C12的亚烷基，m1、n1各自独立地选自1～5的正整数；其中，R
22
、R
32
各自独立地为C1
‑
C12的烷基，m2、n2各自独立地选自1～5的正整数；其中，R
112
、R
123
各自独立地为C1
‑
C12的烷基，m3、n3各自独立地选自1～5的正整数；a2)所述第一小分子型溶解抑制剂式Ⅱ选自以下
Ⅱ‑
1结构：其中，R
42

【专利技术属性】
技术研发人员：傅志伟，朱玉呈，吴信，王文毅，张余，梅崇余，潘新刚，
申请(专利权)人：徐州博康信息化学品有限公司，
类型：发明
国别省市：