[发明专利]一种低扩散ArF光刻胶用高分子光敏剂PAG及其应用

说明书

本发明公开了一种低扩散ArF光刻胶用高分子光敏剂PAG及其应用，所述高分子光敏剂PAG由能够光照产酸的化合物和光敏树脂单体聚合而成，所述光敏树脂单体包括含脂环烷烃的(甲基)丙烯酸酯类化合物单体、含内酯结构的(甲基)丙烯酸酯类化合物单体和/或苯乙烯类化合物单体。本发明方案将传统的单分子光敏剂连接至光刻胶的光敏树脂主体分子链上，使得光敏剂不再是小分子，而是整合成体系中高分子的一部分，从而在保证分辨率、敏感度的前提下减小光敏剂的自凝聚和酸扩散现象。本发明方案的高分子光敏剂PAG在光刻胶制备领域具有广泛的应用前景。

技术领域

本发明涉及光刻技术领域，具体涉及一种低扩散ArF光刻胶用高分子光敏剂PAG及其应用。

背景技术

芯片，又称集成电路(integrated circuit，IC)，是信息化时代最关键的技术之一，从日常生活到工业生产，所有涉及到电子运算的器件均离不开芯片，也正是因为有了功能不断变得强大的芯片，个人计算机才能够集成越来越强大的功能，移动电话才能走入3G和4G的时代。在集成电路的制造中，光刻(photolithography)是举足轻重的关键技术。芯片的功能能够得到不断的提高，离不开光刻技术材料与工艺的发展。

光刻(photolithography)是利用光化学反应将掩膜版(mask)上的预设图形转印至衬底(substrate)上的过程。在光刻工艺中，光刻胶(photo-resist)是最关键的材料。入射光通过掩膜版，使掩膜版上的图形被投射到涂布在衬底上的光刻胶上，激发光化学反应，并经烘烤和显影从而形成光刻胶图形，随后光刻胶图形作为阻挡层，用于选择性地阻挡后续的刻蚀或是离子注入等。

光刻胶是根据曝光波长来设计的，其主要成分通常包括聚合物树脂(resin)，光敏剂(photo acid generator，PAG)以及溶剂和添加剂(additives)。目前国际市场上用于248nm和193nm的光刻胶占有极大的市场空间，其所使用的光刻胶一般为化学放大胶(chemically-amplified resist)。其中聚合物树脂的分子链上通常挂有酸不稳定基团(acid labile functional group)，其能使聚合物不溶于显影液。光敏剂则是一种光敏化合物，在光照下分解产生酸(H⁺)，在曝光后烘烤(post-exposure bake，PEB)过程中，这些酸能作为催化剂使得聚合物树脂分子链上的酸不稳定基团脱落并使新的酸得以生成。聚合物树脂的极性会随着酸不稳定基团的脱落发生改变，光刻胶便能变得能溶于显影液。

光刻胶技术自80年代光刻技术从接触式曝光(contact exposure)转向投影式曝光(projection exposure)以来，其曝光波长由宽谱紫外向G-线(436nm)→I-线(365nm)→KrF(248nm)→ArF(193nm)→EUV(13.5nm)的方向移动。自2003年起，半导体产业进入了利用ArF激光的90nm光刻工艺时代，这是目前国际上主流的光刻技术，而且将会一直延伸下去。根据分辨率计算公式：R(分辨率)＝k(工艺常数)NA(通光量)/λ(波长)，90nm以下半导体制程都是要依靠193nm光刻胶。

光刻胶中常用的光敏剂主要为鎓盐，如碘鎓盐，典型的碘鎓盐如叔丁基苯基碘鎓盐全氟辛烷磺酸等；或如硫鎓盐，如三苯基硫鎓盐苯磺酸，光敏剂通常与树脂一起溶解于溶剂中以形成均匀的液体，便于旋涂。旋涂后通过烘烤工艺使溶剂挥发，便可使光刻胶材料均匀分布在沉底表面。