[发明专利]一种ArF光刻胶成膜树脂及其制备方法和光刻胶组合物

说明书

本发明公开了一种ArF光刻胶成膜树脂及其制备方法和光刻胶组合物，包含如式I所示无规共聚物结构：其中n、m、x、y和z为单体的摩尔占比，0＜n≤0.3，0＜m≤0.5，0＜x≤0.2，0＜y≤0.8，0＜z≤0.1，n+m+x+y+z＝1；R₁、R₂、R₃、R₄和R₅为H、CH₃或CH₂CH₃。一种光刻胶组合物，包括上述成膜树脂5～30％，其余为有机溶剂。本发明将光致产酸剂和酸扩散抑制剂同时引入到成膜树脂中，能很好的控制光致产酸剂和酸扩散抑制剂均匀地分布，从而提高光刻胶的灵敏度(≤42mJ/cm²)、分辨率(≤90nm)。此外，由于各单体的引入还可以改善光刻胶的成膜能力和粘附性。

技术领域

本发明属于半导光刻胶微电子化学技术领域，涉及一种用于光刻胶的树脂及其制备方法，以及光刻胶组合物。

背景技术

光刻胶，又称光致抗蚀剂，是指在紫外光、电子束、离子束、X-射线等的照射或辐射下溶解度发生变化的耐蚀刻薄膜材料。光刻胶在集成电路芯片制造工艺方面占据特殊地位，集成电路的集成度越高，对光刻胶的要求也越高。

根据瑞利方程式，光刻过程中所能达到的特征尺寸满足以下关系，CD＝kλ/NA，其中k为系统参数，取决于成像光学器件的质量，掩膜的投影方式以及掩膜图案本身；λ为光源波长，从根本上决定了光刻工艺的制程；NA为镜头的数值孔。长期以来，光刻制程的发展主要依靠光源波长的不断缩小，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。目前，我国自主研发的商业化光刻胶材料主要包括酚醛树脂、聚对羟基苯乙烯等，主要用于G-线(436nm)与I-线(365nm)的光刻工艺。但目前国际主流光刻工艺所使用的光源波长为193nm，而上述光刻胶材料在用于193nm工艺时存在光敏性较低，得到图形分辨率低，抗刻蚀能力较差，得到图形对比度差等缺点。

因此，如何设计开发出符合光刻胶配方需求的配套材料(成膜树脂)，是当前光刻胶产品配方开发的重点。此外，光刻胶配方的筛选和定型更是一个世界级的难题。如何使整个光刻胶配方具备良好的分辨率和线条粗糙度，一直是业界需要重点研究的方向。

发明内容

为克服现有技术存在的缺陷，本发明提供一种用于光刻胶的成膜树脂及光刻胶组合物和制备方法。进而制备得到适用于193nm远紫外曝光波长的光刻胶。

本发明的技术方案如下：

一种ArF光刻胶成膜树脂，包含如下所示无规共聚物结构：

其中n、m、x、y和z为单体的摩尔占比，0＜n≤0.3，0＜m≤0.5，0＜x≤0.2，0＜y≤0.8，0＜z≤0.1，n+m+x+y+z＝1；R₁、R₂、R₃、R₄和R₅为H、CH₃或CH₂CH₃。

优选地，所述成膜树脂是由单体I、单体II、单体III、单体IV和单体V共聚制备而成，所述单体I、单体II、单体III、单体IV和单体V分别为：

其中，R₁、R₂、R₃、R₄和R₅为H、CH₃或CH₂CH₃。

优选地，所述共聚包括如下步骤：

(1)在惰性气氛下，将上述单体和引发剂加入到溶剂中，搅拌均匀，进行反应；