光刻膠配方中的“藥引子”—光致產(chǎn)酸劑(Photoacid Generator, PAG)

來源：作者：人氣：-發(fā)表時(shí)間：2023-10-23 09:50:00【大中小】

1. 光致產(chǎn)酸劑(Photo Acid Generator，PAG) 是一類在光、射線、等離子體等輻射下能分解生成特定酸，酸可使酸敏樹脂發(fā)生分解或者交聯(lián)，從而使光照部分與非光照部分溶解，親和性能產(chǎn)生差異，經(jīng)過顯影處理后形成影像。光致產(chǎn)酸劑(Photo Acid Generator，PAG)是光刻膠的核心部分，在光形式的輻射能，尤其在紫外區(qū)會(huì)發(fā)生相應(yīng)的反應(yīng)。

化學(xué)放大光反應(yīng)示意圖[2]

光產(chǎn)酸劑在各類化學(xué)增幅抗蝕劑等成像體系中應(yīng)用和研究廣泛。同時(shí)也被廣泛應(yīng)用于陽離子光固化材料、熱敏印刷版材。

產(chǎn)品類型	光刻波長(zhǎng)	應(yīng)用集成電路制程
g線光刻膠	436 nm	0.5um
i線光刻膠	365 nm	0.5-0.35um
KrF光刻膠	248 nm	250-130nm
ArF光刻膠(干式)	193 nm	130-65nm
ArF光刻膠(浸沒式)	193 nm	65-14nm，配合雙重及多重顯影技術(shù)可達(dá)7nm
EUV光刻膠	13.5 nm	7nm以下
電子束光刻膠體系	電子束	-

主要的光刻膠類型

2. 光酸選擇對(duì)光刻膠性能的影響：

曝光時(shí)間，光源所發(fā)射光纖的強(qiáng)度等都需要根據(jù)光酸的特性選擇決定的。

在進(jìn)行半導(dǎo)體光刻膠的配方調(diào)制時(shí)，通常要根據(jù)樹脂的設(shè)計(jì)來搭配不同的光酸，而一款光刻膠中的光酸可能不止一種，研發(fā)人員會(huì)根據(jù)所需的參數(shù)改善方向來添加不同的光酸。

光酸的擴(kuò)散長(zhǎng)度直接決定了光刻膠的性能及一些重要參數(shù)，如曝光能量、能量窗口、邊緣粗糙度、圖形形貌以及掩模版誤差增強(qiáng)因子等。

優(yōu)秀的光酸要實(shí)現(xiàn)在溶解性、穩(wěn)定性、靈敏度和工藝窗口之間達(dá)到最優(yōu)的平衡。

① 高敏感性：光酸對(duì)光照的敏感性較高，可在較低的光照強(qiáng)度下產(chǎn)生足夠的酸量。

② 可控性：根據(jù)需要可以選擇不同波長(zhǎng)的光源來激活光酸，實(shí)現(xiàn)對(duì)反應(yīng)的精確控制。

3. N-羥基萘酰亞胺三氟甲磺酸酯光致產(chǎn)酸劑：

萘二甲酰亞胺結(jié)構(gòu)的化學(xué)修飾和剪裁易于實(shí)現(xiàn)和控制，萘酰亞胺三氟甲磺酸酯對(duì)光具有優(yōu)異的吸收能力，且在有機(jī)溶劑中其具有非常高的溶解性，容易制備聚合性組合物，并且具有優(yōu)異的熱穩(wěn)定性，亦表現(xiàn)出良好的產(chǎn)酸率。這些性質(zhì)使其自2014年以來成為優(yōu)秀光致產(chǎn)酸劑的潛力化合物。具有很大的研究?jī)r(jià)值和市場(chǎng)前景。

不同的化學(xué)修飾能夠精細(xì)地調(diào)整1,8-萘酰亞胺的光學(xué)性質(zhì)[3]：

※ 這類化合物主要被用于表面改性聚合物膜的制造、正色調(diào)光刻膠的制備。

通過光刻獲得圖案化薄膜、用于合成光致抗蝕劑組合物、用于生產(chǎn)復(fù)合材料，包括基材和涂覆在基材表面上的涂層等[4]。

4. 常用光酸種類

大量結(jié)構(gòu)迥異的光致產(chǎn)酸劑PAG一般可以分為離子型和非離子型兩類[5]。

① 離子型（鎓鹽）PAG ：含有陽離子化合物& 陰離子化合物

應(yīng)用比較廣泛的是二芳基鎓碘鹽/三芳基磺酸鹽，含有BF4-, SbF6-, AsF6-, PF6-, 或者RSO3-等陰離子是應(yīng)用最廣泛的PAG。二茂鐵的離子化合物也是比較知名的，但是應(yīng)用范圍相對(duì)較窄。與三芳基磺酸鹽相比，二芳基硫鎓鹽基光酸產(chǎn)生的酸具有更高的量子產(chǎn)率，因此，當(dāng)需要高產(chǎn)酸率的工藝時(shí)，例如，用于制造光固化涂層，印刷油墨和不干膠標(biāo)簽，這類PAG是首選的。另一方面，三芳基磺酸鹽的高熱穩(wěn)定性是其作為光刻膠用PAG的主要因素。光刻膠受到曝光前和曝光后的烘烤，在鎓鹽熱穩(wěn)定性不足的情況下，可能會(huì)損害圖像質(zhì)量。此外，含二苯鎓鹽的PAG的光解產(chǎn)生的揮發(fā)性碘取代的光產(chǎn)物會(huì)物沉積在用于曝光光刻膠的設(shè)備的光學(xué)器件上。單三苯磺酸基PAG的光解則不伴有揮發(fā)性光產(chǎn)物的形成[6]。

商業(yè)化的離子型PAG[5]

② 非離子型PAG

文獻(xiàn)中描述了許多非離子化合物，它們?cè)诒┞队诠庀聲r(shí)會(huì)產(chǎn)生羧酸、磺酸、磷和氫鹽酸。

這類化合物中最重要的是磺酸酯，它在光照下會(huì)產(chǎn)生強(qiáng)酸。他們包括亞氨基磺酸鹽 (化合物8), 酰亞胺磺(化合物9) 和芐基磺酸鹽(化合物10) 。在苯磺酸鹽中，只有對(duì)硝基和鄰硝基苯基磺酸酯(化合物11)在光照下產(chǎn)生酸[7]，這些異構(gòu)體通過不同的機(jī)制產(chǎn)生光酸。非離子型PAG在有機(jī)溶劑和聚合物薄膜中具有較高的溶解度，但與鎓鹽相比，它們的熱穩(wěn)定性較差（可以通過進(jìn)一步的化學(xué)修飾進(jìn)行改進(jìn)）。

主要的非離子型PAG母核結(jié)構(gòu)[5]

Seebio現(xiàn)貨供應(yīng)光引發(fā)劑(PI)/光敏劑(PAC)/光致產(chǎn)酸劑（PAG）產(chǎn)品

產(chǎn)品規(guī)格和需求請(qǐng)聯(lián)系400-021-8158

Seebio Code	CAS No.	化學(xué)品名 Chemical Name	外觀 Appearance	純度 Purity	吸收峰（nm） Absorption Peak
AAU16171A	85342-62-7	萘酰亞胺三氟甲磺酸 N-Hydroxynaphthalimide Triflate	/	≥99%	/
AAU16172A	1610827-31-0	6-丁基-N-羥基萘酰亞胺三氟甲磺酸 6-butyl-1,3-dioxo-1H-benzo[de]isoquinolin-2(3H)-yl trifluoromethanesulfonate	/	≥99%	/
AAU16173A	2348470-19-7	6-(2-甲氧基乙氧基)-N-羥基萘酰亞胺三氟甲磺酸 6-(2-methoxyethoxy)-1,3-dioxo-1H-benzo[de]isoquinolin-2(3H)-yl trifluoromethanesulfonate	/	≥99%	/
AAU16174A	125051-32-3	雙2,6-二氟-3-吡咯苯基二茂鈦 Bis(.eta.5-2,4-cyclopentadien-1-yl)- bis[2,6-difluoro-3-(1H-pyrrol-1-yl)phenyl]titanium	黃色-橙色粉末 Yellow-Orange powder	≥99%	333、396、470
AAU16175A	162881-26-7	苯基雙(2,4,6-三甲基苯甲酰基)氧化膦 Bis(2,4,6-trimethylbenzoyl) phenylphosphine oxide	淡黃色粉末 Yellowish powder	≥99%	338、370、405
AAU16176A	75980-60-8	(2,4,6-三甲基苯甲酰基)二苯基氧化膦 2,4,6-Trimethyl benzoyldiphenyl phosphine oxide	淡黃色粉末 Yellowish powder	≥99%	295、368、380、 400
AAU16177A	84434-11-7	2,4,6-三甲基苯甲酰基苯基膦酸乙酯 Ethyl (2,4,6-trimethylbenzoyl) phenylphosphinate	淡黃色透明液體 Yollewish liquid	≥98%	369
AAU16178A	5495-84-1	2-異丙基硫雜蒽酮 2-Isopropylthioxanthone	淡黃色粉末 Yellowish powder	≥99%	258、382
AAU16179A	82799-44-8	2,4-二乙基硫雜蒽酮 2,4-Diethylthioxanthone	淡黃色粉末 Yellowish powder	≥99%	261、385
AAU16180A	71868-10-5	2-甲基-1-(4-甲硫基苯基)-2-嗎啉基-1-丙酮 2-Methyl-1-[4-(methylthio)phenyl]-2- morpholinopropane-1-one	白色粉末 White powder	≥99%	240、306
AAU16181A	119313-12-1	2-芐基-2-二甲基氨基-1-(4-嗎啉苯基)丁酮 2-Benzyl-2-dimethylamino-1-(4- morpholinophenyl)butanone	淡黃色粉末 Yellowish powder	≥99%	206、323
AAU16182A	119344-86-4	2-二甲氨基-2-（4-甲基）芐基-1-[4-(4-嗎啉基)苯基]-1-丁酮 2-Dimethylamino-2-(4-methyl-benzyl)- 1-(4-morpholin-4-yl-phenyl)-butan-1-one	淡黃色粉末 Yellowish powder	≥99%	233、320
AAU16183A	119-61-9	二苯甲酮 Benzophenone	白色片狀固體 White flakes	≥99.5%	256、330
AAU16184A	947-19-3	1-羥基環(huán)己基苯基甲酮 1-Hydroxy-Cyclohexyl Phenyl Ketone	白色粉末 White powder	≥99%	244、280、326
AAU16185A	7473-98-5	2-羥基-2-甲基苯基丙烷-1-酮 2-Hydroxy-2-methylpropiophenone	無色至淡黃色透明液體 Colorless to pale yellow liquid	≥99%	244、278、322
AAU16186A	15206-55-0	苯甲酰甲酸甲酯 Methyl benzoylformate	淡黃色透明液體 Yollewish liquid	≥99%	255、325
AAU16187A	24650-42-8	2,2-二甲氧基-2-苯基苯乙酮 2,2-Dimethoxy-2-phenylacetophenone	白色粉末 White powder	≥99%	220、255、325
AAU16188A	90-93-7	四乙基米氏酮 4,4'-Bis(diethylamino)benzophenone	黃色片狀結(jié)晶 Yellow Flakes	≥98%	244、280、330
AAU16189A	10287-53-3	4-二甲氨基苯甲酸乙酯 Ethyl-4-(dimethylamino)benzoate	白色粉末 White powder	≥99%	228、308
AAU16190A	/	香豆素肟酯 Coumarin oxime ester	白色粉末 White powder	≥98%	297
AAU16191A	478556-66-0	1-[9-乙基-6-(2-甲基苯甲酰基)-9H- 咔唑-3-基]乙酮 1-(O-乙酰肟) 1-[9-Ethyl-6-(2-methylbenzoyl)-9H-carbazol-3-yl]ethanone 1-(O-acetyloxime)	白色粉末 White powder	≥99%	252、291、328
AAU16192A	32760-80-8	異丙苯茂鐵六氟磷酸鹽 Cyclopentadienyliron(ii) hexa- fluorophosphate	棕黃色粉末 Yellow-Brown powder	≥98%	300、390、450
AAU16193A	100011-37-8	異丙苯茂鐵六氟銻酸鹽 Cyclopentadienyliron(ii) hexa- fluoroantimonate	棕黃色粉末 Yellow-Brown powder	≥98%	300、390、450
AAU16194A	344562-80-7	4-異丁基苯基-4’-甲苯基碘六氟磷酸鹽 4-Isobutylphenyl-4'- methylphenyliodonium hexafluorophosphate	淡黃色透明液體 Yellowish liquid	75%	243
AAU16195A	71786-70-4	雙(4-十二烷基苯)碘六氟銻酸鹽 Bis(4-dodecylphenyl)iodonium hexaflurorantimonate	淡黃色透明液體 Yellowish liquid	50%	278
AAU16196A	61358-25-6	雙(4-叔丁基苯基)碘鎓六氟磷酸鹽 Bis(4-tert-butylphenyl)iodonium hexafluorophosphate	白色粉末 White powder	≥99%	265
AAU16197A	42573-57-9	2,4-雙(三氯甲基)-6-對(duì)甲氧基苯乙烯基-S-三嗪 2-[2-(4-Methoxyphenyl-2-yl)vinyl]-4,6-bis(trichloromethyl)1,3,5- triazine	黃色粉末 Yellow powder	≥98%	249、373
AAU16198A	/	(5-對(duì)甲苯磺酰氧亞胺-5H-噻吩-2- 亞基）-（4-甲氧基苯基）-乙腈 p-methoxyphenylacetonitrile, a-[5- [[(p-toluene sulfonyl)oxy]imino]-2(5H)-thienylidene]	棕黃色粉末 Yellow-Brown powder	≥97%	270、430
AAU16199A	506426-96-6	5-(4-二苯胺苯基乙烯基)- 苯乙基惡唑烷-2,4-二酮 2,4-Oxazolidinedione, 5-[[4- (diphenylamino)phenyl]methylene]- 3-(2-phenylethyl)-	黃色粉末 Yellow powder	≥99%	395