[發明專利]一種生物基ArF光刻膠成膜樹脂、光刻膠組合物及其制備方法

有效

• 申請號: 202110466735.3
• 申請日: 2021-04-28
• 公開（公告）號: CN113214427B
• 公開（公告）日: 2022-04-12
• 發明（設計）人: 季生象;劉亞棟;李小歐;顧雪松
• 申請（專利權）人: 廣東粵港澳大灣區黃埔材料研究院
• 主分類號: C08F220/18
• 分類號: C08F220/18;C08F220/28;C08F220/32;C08F220/38;G03F7/004
• 代理公司: 廣州市華學知識產權代理有限公司 44245
• 代理人: 宮愛鵬

本發明公開了一種生物基ArF光刻膠成膜樹脂、光刻膠組合物及其制備方法，包含如式I所示無規共聚物結構，其中n、m、x和y為單體的摩爾占比，0＜n≤0.3，0＜m≤0.8，0＜x≤0.2，0＜y≤0.3，n+m+x+y＝1；R₁、R₂、R₃和R₄為H、CH₃或CH₂CH₃。一種光刻膠組合物，包括所述成膜樹脂5～30％、酸擴散抑制劑0.5～10％，其余為有機溶劑。本發明的光致產酸劑不僅可以在曝光區域產酸，同時還能有效地在光刻膠中均勻分布，并改善了光刻膠的成膜能力。制得的光刻膠粘附性良好、靈敏度≤38mJ/cm²、分辨率可達到90nm以下。

技術領域

本發明屬于半導光刻膠微電子化學技術領域，涉及一種用于光刻膠的成膜樹脂、光刻膠組合物及制備方法。

背景技術

光刻膠，又稱光致抗蝕劑，是指在紫外光、電子束、離子束、X-射線等的照射或輻射下溶解度發生變化的耐蝕刻薄膜材料。光刻膠在集成電路芯片制造工藝方面占據特殊地位，集成電路的集成度越高，對光刻膠的要求也越高。

根據瑞利方程式，在光刻工藝中使用短波長的光源可以提高光刻膠的分辨率。光刻工藝的光源波長從365nm(I-線)發展到248nm(KrF)、193nm(ArF)、13nm(EUV)。為提高光刻膠的靈敏度，目前主流的KrF、ArF、EUV光刻膠采用了化學放大型光敏樹脂。目前，我國自主研發的商業化光刻膠材料主要包括酚醛樹脂、聚對羥基苯乙烯等，主要用于G-線(436nm)與I-線(365nm)的光刻工藝。目前國際主流光刻工藝所使用的光源波長為193nm，但在193nm光源下，之前的光刻膠因含有在193nm波長下具有較高吸收的苯環結構而無法延續使用。同時因為分辨率越高，對膜的厚度要求越薄，因此要求193nm光刻膠比KrF光刻膠具有更好的抗蝕性。基于這兩個主要原因，必須要開發新的聚合物體系應用于193nm光刻工藝。

因此，如何設計開發出符合光刻膠配方需求的配套材料(成膜樹脂)，是當前光刻膠產品配方開發的重點。此外，光刻膠配方的篩選和定型更是一個世界級的難題。如何使整個光刻膠配方具備良好的分辨率和線條粗糙度，一直是業界需要重點研究的方向。

發明內容

為克服現有技術存在的缺陷，本發明提供一種用于光刻膠的成膜樹脂及光刻膠組合物和制備方法。進而制備得到適用于193nm遠紫外曝光波長的光刻膠。

本發明的技術方案如下：

一種生物基ArF光刻膠成膜樹脂，其特征在于，包含如下式I所示無規共聚物結構：

其中n、m、x和y為單體的摩爾占比，0＜n≤0.3，0＜m≤0.8，0＜x≤0.2，0＜y≤0.3，n+m+x+y＝1；R₁、R₂、R₃和R₄為H、CH₃或CH₂CH₃。

上述成膜樹脂的制備方法：由單體I、單體II、單體III和單體IV共聚制備而成，所述單體I、單體II、單體III和單體IV分別為：

其中，R₁、R₂、R₃和R₄為H、CH₃或CH₂CH₃。

優選地，所述共聚包括如下步驟：

(1)在惰性氣氛下，將上述單體I、II、III和IV與引發劑加入到溶劑中，攪拌均勻，進行反應；