CN111205385A - 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 - Google Patents

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Abstract

本发明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。

Description

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
技术领域
本发明属于高分子聚合物技术领域，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。
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。
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。
为了实现所述发明目的，本发明的一方面，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：
Figure BDA0002395170100000021
其中，所述通式(I)中的n为5-200。
本发明的另一方面，提供了本发明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。
本发明的又一方面，提供了一种光刻胶组合物。所述光刻胶组合物包含本发明含酸抑制剂的改性成膜树脂。
与现有技术相比，本发明具有下列优点：
本发明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。
本发明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。
本发明光刻胶组合物由于含有本发明改性成膜树脂，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发明作进一步说明，附图中：
图1为本发明实施例改性成膜树脂的制备方法工艺流程示意图；
图2为本发明实施例2-1提供的光刻胶进行光刻后的电子显微镜照片；
图3为本发明实施例2-2提供的光刻胶进行光刻后的电子显微镜照片；
图4为本发明实施例2-3提供的光刻胶进行光刻后的电子显微镜照片；
图5为本发明实施例2-4提供的光刻胶进行光刻后的电子显微镜照片；
图6为本发明实施例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
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明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发明，并不用于限定本发明。
一方面，本发明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：
Figure BDA0002395170100000041
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：
Figure BDA0002395170100000051
Figure BDA0002395170100000061
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：
Figure BDA0002395170100000071
Figure BDA0002395170100000081
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：
Figure BDA0002395170100000082
Figure BDA0002395170100000091
Figure BDA0002395170100000101
Figure BDA0002395170100000111
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：
Figure BDA0002395170100000112
Figure BDA0002395170100000121
Figure BDA0002395170100000131
Figure BDA0002395170100000141
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：
Figure BDA0002395170100000151
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具有如下结构：
Figure BDA0002395170100000152
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；
所述成膜树脂的酸保护单体具有如下结构：
Figure BDA0002395170100000161
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。
上述各优选的成膜树脂功能基团能够赋予所述改性成膜树脂优异的成膜性，这样所述改性成膜树脂在具有优异酸抑制剂作用的同时，还可以直接做主体树脂。
因此，上述各实施例中的所述改性成膜树脂同时包含成膜树脂基团和酸抑制剂功能基团，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。当将所述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。
另一方面，基于上文所述改性成膜树脂，本发明实施例还提供了所述改性成膜树脂的一种制备方法。所述改性成膜树脂制备方法工艺流程如图1所示，其包括如下步骤：
S01.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；
S02.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。
其中，步骤S01中的所述成膜树脂单体和所述酸抑制剂单体均如上文所述改性成膜树脂中所述的所述成膜树脂单体和所述酸抑制剂单体，为了节约篇幅，在此不再赘述。
实施例中，所述成膜树脂单体和酸抑制剂单体的总量与所述反应溶剂的质量比为1：(1-100)，通过控制反应混合溶液中单体浓度，以提供聚合反应的速率和得率。
在进一步实施例中，在所述步骤S01中也即是所述聚合反应的步骤中，是将10％wt～40％wt极性成膜树脂单体、20％wt～60％wt酸保护单体、0％wt～25％wt非极性成膜树脂单体和0.001％wt～5％wt酸抑制剂单体加入充满氮气的反应釜内，往所述反应釜内加入反应溶剂，搅拌处理后将反应釜升温至回流，接着向所述反应釜内滴加引发剂，并进行回流反应，回流反应结束后，将所述反应釜温度冷却至室温，得到所述反应物溶液。通过对单体种类和用量的比例控制和优化，能够优化生成的改性成膜树脂的成膜性和酸抑制剂作用。
所述引发剂优选是将引发剂先配置成溶液进行添加如滴加，以提高引发剂分散的均匀性和其作用的发挥。其中，用于溶解引发剂的溶液可以是所述反应溶液，如按照所述引发剂与所述反应溶剂的质量比为1：(1～50)的比例配置成引发剂溶液。在实施例中，所述引发剂的质量为单体总质量的的0.3％～15％。在具体实施例中，在具体实施例中，所述引发剂为偶氮引发剂、过氧化物的自由基引发剂，优选的偶氮引发剂为偶氮二异丁腈或偶氮二异庚腈，优选的过氧化物的自由基引发剂为叔丁基过氧化特戊酸酯、叔丁氧过氧化氢、苯甲酸过氧化氢或者过氧苯甲酰等。因此，所述引发剂可以为偶氮二异丁腈、偶氮二异庚腈、叔丁基过氧化特戊酸酯、叔丁氧过氧化氢、苯甲酸过氧化氢或过氧苯甲酰中的一种或至少两种。
在实施例中，所述反应溶剂优选为甲醇、乙醇、二氧六环、丙酮、甲基乙基酮、四氢呋喃、甲基四氢呋喃、苯、甲苯、二甲苯、正己烷、正庚烷、正戊烷、乙酸乙酯、乙酸丁酯、丙二醇单甲醚、丙二醇甲醚醋酸酯、石油醚、乙醚、正丁醚、氯仿、二氯乙烷或三氯乙烷中的一种或至少两种。该些所述反应溶剂不仅能够提高各单体和引发剂的溶解性，提高各单体之间的聚合反应效率，并提高改性成膜树脂的得率。
所述步骤S02中，向所述反应物溶液中加入沉淀溶剂是为了将在步骤S01的所述聚合反应中生成的目标产物改性成膜树脂进行沉淀分离，获得改性成膜树脂。在具体实施例中，所述沉淀溶液可以为纯水、甲醇、甲醇/水混合物、乙醇、乙醇/水混合物、异丙醇、异丙醇/水混合物、正庚烷、正己烷、环己烷、正戊烷、石油醚、乙醚或甲基叔丁基醚中的一种或至少两种。在实施例中，所述沉淀溶剂加入的重量与所述反应溶剂的质量比优选为100:1。
对所述沉淀进行纯化处理的方法优选包括如下步骤：
将所述沉淀采用所述反应液溶解，然后重复所述步骤S02，也即是向其中加入所述沉淀溶剂使得沉淀物再次发生沉淀，进行固液分离处理留沉淀，并对所述沉淀进行纯化处理。该纯化步骤可以至少进行一次，为了提高沉淀物的纯度，可以进行多次反复纯化处理。最后，优选包括对纯化处理的沉淀干燥的步骤，如采用真空干燥。
经检测，干燥处理后的改性成膜树脂的收率为60％～90％。
由于所述改性成膜树脂制备方法是将含酸扩散抑制剂单体溶液与引发剂溶液直接进行混合处理进行聚合反应，从而生成改性成膜树脂，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。
再一方面，基于上文所述改性成膜树脂及其制备方法的基础上，本发明实施例还提供了一种光刻胶组合物。所述光刻胶组合物包括成膜树脂、光敏剂及有机溶剂等组分。其中，所述成膜树脂为上文所述改性成膜树脂。在另一实施例中，所述光刻胶组合物至少由一种成膜树脂、一种光敏剂、一种添加剂及有机溶剂构成，各组分可以根据常规光刻胶组合物的成分配比进行配制，在优选实施例中，上述成膜树脂含量为1-15％；光敏剂含量为0.01-3％；添加剂含量为0-1％；溶剂含量为70-99％。当然根据实际应用对组分的含量比例做合理的调整也在本说明书公开的范围。在具体实施例中，所述成膜树脂为所述含酸抑制剂的改性成膜树脂。所述添加剂可以为正丁基胺、叔丁基胺、二甲基胺、二乙基胺、二正丙胺、二异丙基胺、二正丁基胺、二异丁基胺、二叔丁基胺、三甲基胺、三乙基胺、三正丙胺、三异丙基胺、三正丁基胺、三异丁基胺、三叔丁基胺、乙醇胺、二乙醇胺、三乙醇胺、环戊胺、环己胺、吗啡啉、N-甲基环戊胺、甲基苯胺、乙基苯胺、正丁基苯胺、叔丁基苯胺、二甲基苯胺、二乙基苯胺、二丁基苯、二苯基苯胺中的一种或至少两种。所述光刻胶组合物中的光敏剂可以是光刻胶常用的光敏剂，一般为硫鎓盐或碘鎓盐。所述有机溶剂为丙二醇甲醚醋酸酯、丙二醇单醋酸醚、丙二醇单乙醚、丙二醇甲醚醋酸酯、二缩乙二醇甲醚、二缩乙二醇乙醚、醋酸丁酯、醋酸新戊酯、乳酸乙酯、甲基乙基酮、环己酮和甲基异丁基酮中的一种或多种。该些是有机溶剂能够有效溶解所述光刻胶组合物所含的其他组分。
所述光刻胶组合物的配置方法是：在室温下，按照配方比例先后加入所述改性成膜树脂、光敏剂和有机溶剂或进一步添加所述添加剂，混合物在避光震荡16～96小时，使其充分溶解；然后进行过滤，具体的可以先后用0.5微米或以下的尼龙材质和UPE材质的过滤器过滤光刻胶溶液；滤液收集在一个干净的容器内如可以但不仅仅为玻璃瓶内，获得所需的光刻胶组合物。完成后进行光刻实验。
由于所述光刻胶组合物含有上文所述改性成膜树脂，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。
现结合具体实例，对改性成膜树脂及其制备方法和应用进行进一步详细说明。
一.所述改性成膜树脂及其制备实施例
实施例1-1
本实施例提供了一种含酸抑制剂的改性成膜树脂及其制备方法。所述改性成膜树脂是由包括成膜树脂单体和酸抑制剂单体聚合而成。具体的，所述含酸抑制剂的改性成膜树脂的反应式及具体结构式如下：
Figure BDA0002395170100000201
所述含酸抑制剂的改性成膜树脂制备方法包括的步骤为：
(1)将30g极性成膜树脂单体M1、50g酸保护单体M2、19.35g非极性成膜树脂单体M3和0.65g酸抑制单体1，加入充满氮气的反应釜内，往所述反应釜内加入100g第一四氢呋喃，搅拌均匀后将反应釜升温至66℃，接着向所述反应釜内滴加(滴加时间为10min)第二四氢呋喃20g和2g过氧苯甲酰的混合液，于66℃反应7小时，停止反应，将所述反应釜温度冷却至室温；
(2)向步骤(1)中降至室温的反应釜内加入1000g第一正己烷，产生沉淀1h后，导出所述反应釜内的液体，接着往所述反应釜内加入120g第三四氢呋喃至沉淀溶解；
(3)往步骤(2)的反应釜内加入1000g第二正己烷，重复步骤(2)的操作3次，得到固体沉淀物，将所述固体沉淀物置于真空干燥，得到65g改性成膜树脂A；GPC设备测量改性成膜树脂的分子量Mw＝8683，PDI＝1.67。
实施例1-2
本实施例提供了一种含酸抑制剂的改性成膜树脂及其制备方法。所述改性成膜树脂是由包括成膜树脂单体、酸抑制剂单体和含羟基的单体聚合而成。具体的，所述含酸抑制剂的改性成膜树脂的反应式及具体结构式如下：
Figure BDA0002395170100000202
所述含酸抑制剂的改性成膜树脂制备方法包括的步骤为：
(1)将30g极性成膜树脂单体M1、50g酸保护单体M2、19.20g非极性成膜树脂单体M3、0.65g酸抑制单体1和0.15g含羟基单体376，加入充满氮气的反应釜内，往所述反应釜内加入100g第一乙酸乙酯，搅拌均匀后将反应釜升温至77℃，接着向所述反应釜内滴加(滴加时间为10min)第二乙酸乙酯20g和2g过氧苯甲酰的混合液，于77℃反应7小时，停止反应，将所述反应釜温度冷却至室温；
(2)向步骤(1)中降至室温的反应釜内加入1000g第一甲醇，产生沉淀1h后，导出所述反应釜内的液体，接着往所述反应釜内加入120g第三乙酸乙酯至沉淀溶解；
(3)往步骤(2)的反应釜内加入1000g第二甲醇，重复步骤(2)的操作3次，得到固体沉淀物，将所述固体沉淀物置于真空干燥，得到78g改性成膜树脂B；GPC设备测量改性成膜树脂的分子量Mw＝9230，PDI＝1.64。
实施例1-3
本实施例提供了一种含酸抑制剂的改性成膜树脂及其制备方法。所述改性成膜树脂是由包括成膜树脂单体和酸抑制剂单体聚合而成。具体的，所述含酸抑制剂的改性成膜树脂的反应式及具体结构式如下：
Figure BDA0002395170100000211
所述含酸抑制剂的改性成膜树脂制备方法包括的步骤为：
(1)将30g极性成膜树脂单体M1、50g酸保护单体M2、19.35g非极性成膜树脂单体M3和0.65g酸抑制单体71，加入充满氮气的反应釜内，往所述反应釜内加入100g第一甲乙酮，搅拌均匀后将反应釜升温至73℃，接着向所述反应釜内滴加(滴加时间为10min)第二甲乙酮20g和3g偶氮二异丁腈的混合液，于73℃反应7小时，停止反应，将所述反应釜温度冷却至室温；
(2)向步骤(1)中降至室温的反应釜内加入1000g第一甲醇，产生沉淀1h后，导出所述反应釜内的液体，接着往所述反应釜内加入120g第三甲乙酮至沉淀溶解；
(3)往步骤(2)的反应釜内加入1000g第二甲醇，重复步骤(2)的操作3次，得到固体沉淀物，将所述固体沉淀物置于真空干燥，得到81g改性成膜树脂C；GPC设备测量改性成膜树脂的分子量Mw＝9731，PDI＝1.44。
二.所述改性成膜树脂应用实施例
实施例2-1
本实施例提供了一种光刻胶组合物。所述光刻胶组合物包括如下组成：
树脂：改性成膜树脂A
光敏剂：全氟丁基磺酸三苯基硫鎓盐
有机溶剂：PGMEA：PGME＝7：3的混合有机溶剂。
具体配方调制方法：
在一个新的干净的100mL玻璃瓶中，加入8.5g成膜树脂、0.21g全氟丁基磺酸三苯基硫鎓盐、54gPGMEA、36gPGME。室温下，混合物在瓶中震荡24小时，使其充分溶解，然后先后用0.22微米和0.02微米的过滤器过滤光刻胶溶液。完成后进行光刻实验。
光刻实验方法：上述配制的光刻胶在12”硅片上以2000～3000转/分钟的速度旋转成膜，120℃热板上烘烤90秒，然后在曝光机上曝光，曝光强度10-50mJ/cm2。曝光后在110℃热板上烘烤90秒，最后在2.38％TMAH显影液中显影60秒，然后烘干在电子显微镜检测光刻结果，其电子显微镜照片如图2所示。
实施例2-2
本实施例提供了一种光刻胶组合物。所述光刻胶组合物包括如下组成：
树脂：改性成膜树脂A
光敏剂：柔性长链多鎓盐光致产酸剂A。
Figure BDA0002395170100000231
有机溶剂：PGMEA：PGME＝7：3的混合有机溶剂。
具体配方调制方法：
在一个新的干净的100mL玻璃瓶中，加入8.5g成膜树脂、0.11g产酸剂A、54gPGMEA、36gPGME。室温下，混合物在瓶中震荡24小时，使其充分溶解，然后先后用0.22微米和0.02微米的过滤器过滤光刻胶溶液。完成后进行光刻实验。
光刻实验方法：上述配制的光刻胶在12”硅片上以2000～3000转/分钟的速度旋转成膜，120℃热板上烘烤90秒，然后在曝光机上曝光，曝光强度10-50mJ/cm2。曝光后在110℃热板上烘烤90秒，最后在2.38％TMAH显影液中显影60秒，然后烘干在电子显微镜检测光刻结果，其电子显微镜照片如图3所示。
实施例2-3
本实施例提供了一种光刻胶组合物。所述光刻胶组合物包括如下组成：
树脂：改性成膜树脂B
光敏剂：柔性长链多鎓盐光致产酸剂A。
Figure BDA0002395170100000241
有机溶剂：PGMEA：PGME＝7：3的混合有机溶剂。
具体配方调制方法：
在一个新的干净的100mL玻璃瓶中，加入8.5g成膜树脂、0.11g产酸剂A、54gPGMEA、36gPGME。室温下，混合物在瓶中震荡24小时，使其充分溶解，然后先后用0.22微米和0.02微米的过滤器过滤光刻胶溶液。完成后进行光刻实验。
光刻实验方法：上述配制的光刻胶在12”硅片上以2000～3000转/分钟的速度旋转成膜，120℃热板上烘烤90秒，然后在曝光机上曝光，曝光强度10-50mJ/cm2。曝光后在110℃热板上烘烤90秒，最后在2.38％TMAH显影液中显影60秒，然后烘干在电子显微镜检测光刻结果，其电子显微镜照片如图4所示。
实施例2-4
本实施例提供了一种光刻胶组合物。所述光刻胶组合物包括如下组成：
树脂：改性成膜树脂C
光敏剂：柔性长链多鎓盐光致产酸剂A。
Figure BDA0002395170100000242
有机溶剂：PGMEA：PGME＝7：3的混合有机溶剂。
具体配方调制方法：
在一个新的干净的100mL玻璃瓶中，加入8.5g成膜树脂、0.11g产酸剂A、54gPGMEA、36gPGME。室温下，混合物在瓶中震荡24小时，使其充分溶解，然后先后用0.22微米和0.02微米的过滤器过滤光刻胶溶液。完成后进行光刻实验。
光刻实验方法：上述配制的光刻胶在12”硅片上以2000～3000转/分钟的速度旋转成膜，120℃热板上烘烤90秒，然后在曝光机上曝光，曝光强度10-50mJ/cm2。曝光后在110℃热板上烘烤90秒，最后在2.38％TMAH显影液中显影60秒，然后烘干在电子显微镜检测光刻结果，其电子显微镜照片如图5所示。
实施例2-5
本实施例提供了一种光刻胶组合物。所述光刻胶组合物包括如下组成：
树脂：改性成膜树脂A
光敏剂：柔性长链多鎓盐光致产酸剂A。
Figure BDA0002395170100000251
添加剂：N，N-二丁基苯胺
有机溶剂：PGMEA：PGME＝7：3的混合有机溶剂。
具体配方调制方法：
在一个新的干净的100mL玻璃瓶中，加入8.5g成膜树脂、0.17g产酸剂A、0.0086gN，N-二丁基苯胺，54gPGMEA、36gPGME。室温下，混合物在瓶中震荡24小时，使其充分溶解，然后先后用0.22微米和0.02微米的过滤器过滤光刻胶溶液。完成后进行光刻实验。
光刻实验方法：上述配制的光刻胶在12”硅片上以2000～3000转/分钟的速度旋转成膜，120℃热板上烘烤90秒，然后在曝光机上曝光，曝光强度10-50mJ/cm2。曝光后在110℃热板上烘烤90秒，最后在2.38％TMAH显影液中显影60秒，然后烘干在电子显微镜检测光刻结果，其电子显微镜照片如图6所示。
经电子显微镜检测得知，本实施例提供光刻胶组合物都表现出较好的成膜性，没有出现光刻胶膜脆裂、剥落等不良现象；其图形的线宽粗糙度良好。因此，本发明实施例提供的改性成膜树脂既具有酸性成膜树脂作用，还具有酸抑制作用，其可以很好控制曝光前后的光酸扩散，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。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

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：
Figure FDA0002395170090000011
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：
Figure FDA0002395170090000012
Figure FDA0002395170090000021
Figure FDA0002395170090000031
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：
Figure FDA0002395170090000032
Figure FDA0002395170090000041
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：
Figure FDA0002395170090000042
Figure FDA0002395170090000051
Figure FDA0002395170090000061
Figure FDA0002395170090000071
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：
Figure FDA0002395170090000072
Figure FDA0002395170090000081
Figure FDA0002395170090000091
Figure FDA0002395170090000101
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：
Figure FDA0002395170090000102
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：
Figure FDA0002395170090000111
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：
Figure FDA0002395170090000112
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。
6.权利要求1-5任一项所述含酸抑制剂的改性成膜树脂的制备方法，其特征在于，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，进行固液分离处理留沉淀，并对所述沉淀进行纯化处理。
7.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于：
在所述聚合反应的步骤中，是将10％wt～40％wt极性成膜树脂单体和20％wt～60％wt酸保护单体和0％wt～25％wt非极性成膜树脂单体和0.001％wt～5％wt酸抑制剂单体加入充满氮气的反应釜内，往所述反应釜内加入反应溶剂，搅拌处理后将反应釜升温至回流，接着向所述反应釜内滴加引发剂溶液，并进行回流反应，回流反应结束后，将所述反应釜温度冷却至室温；
所述成膜树脂单体和酸抑制剂单体的总量与所述反应溶剂的质量比为1：(1-100)；
所述引发剂的质量为单体总质量的0.3％～15％。
8.根据权利要求6或7所述的制备方法，其特征在于：所述引发剂为偶氮二异丁腈、偶氮二异庚腈、叔丁基过氧化特戊酸酯、叔丁氧过氧化氢、苯甲酸过氧化氢或过氧苯甲酰中的一种或至少两种；
所述反应溶剂为甲醇、乙醇、二氧六环、丙酮、甲基乙基酮、四氢呋喃、甲基四氢呋喃、苯、甲苯、二甲苯、正己烷、正庚烷、正戊烷、乙酸乙酯、乙酸丁酯、丙二醇单甲醚、丙二醇甲醚醋酸酯、石油醚、乙醚、正丁醚、氯仿、二氯乙烷或三氯乙烷中的一种或至少两种；
所述沉淀溶液为纯水、甲醇、甲醇/水混合物、乙醇、乙醇/水混合物、异丙醇、异丙醇/水混合物、正庚烷、正己烷、环己烷、正戊烷、石油醚、乙醚或甲基叔丁基醚中的一种或至少两种；
所述沉淀溶液用量和反应溶剂的质量比为100：1。
9.一种包含权利要求1-5任一项所述含酸抑制剂的改性成膜树脂的光刻胶组合物。
10.根据权利要求9所述的光刻胶组合物，其特征在于，所述光刻胶组合物至少由一种改性成膜树脂、一种光敏剂、一种添加剂及有机溶剂构成，其中，所述改性成膜树脂为所述含酸抑制剂的改性成膜树脂，含量为1-15％；光敏剂含量为0.01-3％；添加剂含量为0-1％；溶剂含量为70-99％。
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