[發明專利]含立方烷的丙烯酸酯系成膜樹脂和ArF光刻膠及其制備方法和光刻方法

有效

• 申請號: 201811620801.2
• 申請日: 2018-12-28
• 公開（公告）號: CN109679020B
• 公開（公告）日: 2020-12-29
• 發明（設計）人: 肖楠;宋里千;王靜
• 申請（專利權）人: 廈門恒坤新材料科技股份有限公司
• 主分類號: C08F220/20
• 分類號: C08F220/20;C08F220/18;G03F7/16
• 代理公司: 廈門市精誠新創知識產權代理有限公司 35218
• 代理人: 賴秀華

本發明屬于半導體及集成電路領域，具體公開了一種含立方烷的丙烯酸酯系成膜樹脂和ArF光刻膠及其制備方法和光刻方法。所述ArF光刻膠含有成膜樹脂以及光致產酸劑，所述成膜樹脂由質量分數為20?60％的具有式(1)所示結構的單元單體Ⅰ和質量分數為40?80％的具有式(2)所示結構的單元單體Ⅱ共聚得到，R₁和R¹各自獨立地為氫原子或甲基，R₂為酸敏基團。本發明提供的光刻膠具有較好的耐刻蝕性，在光刻過程中無需采用硬掩模層，采用新的光刻工藝來替代硬掩模工藝，不僅能夠省去硬掩模層，而且還能夠達到與原工藝相當甚至更好的耐刻蝕性能。此外，本發明提供的光刻工藝只需要使用后續光刻的旋轉勻膠機，不需要CVD機臺，而達到降低材料成本和生產時間的目的。

技術領域

本發明屬于半導體及集成電路領域，具體涉及一種含立方烷的丙烯酸酯系成膜樹脂和ArF光刻膠及其制備方法和光刻方法。

背景技術

在半導體及集成電路制造的光刻工藝中，當關鍵尺寸(CD)小于90nm時，將會使用到ArF光刻膠。通常在ArF光刻膠和襯底(substrate)之間，需要使用非晶碳化合物(a-carbon)和氮氧化硅(SiON)作為硬掩模(hard mask)層來提高耐刻蝕性能，再搭配ArF的抗反射層來提高解析度。具體光刻工藝如圖1中a所示，首先，在襯底(substrate)上依次形成非晶碳層(a-carbon)、氮氧化硅層(SiON)、抗反射層(BARC)和圖案化的ArF光刻膠層(ArFPR)；以所述圖案化的ArF光刻膠層作為掩膜，對所述抗反射層進行刻蝕，形成圖案化的抗反射層，去除所述圖案化的ArF光刻膠層；以所述圖案化的抗反射層作為掩膜，對所述氮氧化硅層進行蝕刻，形成圖案化的氮氧化硅層，去除所述圖案化的抗反射層；以所述圖案化的氮氧化硅層作為掩膜，對所述非晶碳層進行蝕刻，形成圖案化的非晶碳層，去除所述圖案化的氮氧化硅層；以所述圖案化的非晶碳層作為掩膜，對所述襯底進行蝕刻，形成圖案化的襯底，去除所述圖案化的非晶碳層。因此，開發一種具有優異耐刻蝕性能的ArF光刻膠，在光刻過程中不需要采用硬掩模層，將縮短工藝路程，達到降低材料成本和生產時間的目的。

發明內容

本發明旨在提供一種具有優異耐刻蝕性能的含立方烷的丙烯酸酯系成膜樹脂和ArF光刻膠及其制備方法和光刻方法。

具體地，本發明提供了一種含立方烷的丙烯酸酯系成膜樹脂，其中，所述含立方烷的丙烯酸酯系成膜樹脂由質量分數為20-60％的單元單體Ⅰ和質量分數為40-80％單元單體Ⅱ共聚得到，所述單元單體Ⅰ具有式(1)所示的結構，所述單元單體Ⅱ具有式(2)所示的結構：

其中，R₁和R¹各自獨立地為氫原子或甲基，R₂為酸敏基團且其結構選自下列結構式系列(3)中的任意一種：

其中，X為甲基或乙基，表示與主體結構中氧的連接鍵。

優選地，所述單元單體Ⅱ選自以下物質中的至少一種：叔丁醇(甲基)丙烯酸酯、環戊醇(甲基)丙烯酸酯、環己醇(甲基)丙烯酸酯、異冰片(甲基)丙烯酸酯、2-甲基-2-金剛烷醇(甲基)丙烯酸酯、2-乙基-2-金剛烷醇(甲基)丙烯酸酯、叔丁氧羰基(甲基)丙烯酸酯、四氫呋喃-2-羥基-(甲基)丙烯酸酯、2-羰基-四氫呋喃-3-羥基-(甲基)丙烯酸酯、四氫吡喃-2-羥基-(甲基)丙烯酸酯、2-羰基-四氫吡喃-3-羥基-(甲基)丙烯酸酯。

優選地，所述含立方烷的丙烯酸酯系成膜樹脂為二元共聚物、三元共聚物或者四元共聚物。

優選地，所述含立方烷的丙烯酸酯系成膜樹脂的重均分子量為15000-50000，分子量分布為1.5-3.0。

本發明還提供了一種ArF光刻膠，所述ArF光刻膠含有上述含立方烷的丙烯酸酯系成膜樹脂以及光致產酸劑。