[发明专利]具有光酸活性的光刻胶树脂及光刻胶

说明书

本发明公开了具有光酸活性的光刻胶树脂及光刻胶，光刻胶树脂包括含氟树脂以及酸活性树脂；酸活性树脂至少包含一个极性侧链及一个非极性侧链；含氟树脂至少包括一个极性侧链、一个非极性侧链及一个含氟侧链；酸活性树脂包含的极性侧链与含氟树脂包含的极性侧链相同；酸活性树脂包含的非极性侧链与所述含氟树脂包含的非极性侧链相同，含氟树脂的非极性侧链具有光酸活性，光刻胶中包含上述光刻胶树脂。上述的光刻胶树脂中含氟树脂的酸活性功能基团与酸活性树脂的酸活性功能基团匹配度较高，以保证在曝光区和非曝光区产生足够的显影液溶解性差异，从而提高光刻胶树脂进行光刻曝光的质量。

技术领域

本发明涉及光刻胶技术领域，尤其涉及一种具有光酸活性的光刻胶树脂及光刻胶。

背景技术

半导体芯片性能不断提升，伴随着集成电路的集成度指数型增加，集成电路中的图形不断缩小。为了制作更小尺寸的图形，根据瑞利方程式，在光刻工艺中需要使用更短波长的光源。光刻工艺的光源波长从365纳米(I-线)发展到 248纳米(KrF)、193纳米(ArF)、13纳米(EUV)。为提高光刻胶的灵敏度，KrF、ArF、EUV光刻胶采用了化学放大型光敏树脂。所谓“化学放大”是指一个光解产酸剂PAG分解后产生的酸分子引发一系列化学反应，这些反应能增强光刻胶材料曝光前后的溶解能力的差异。

在光刻工艺进入40纳米技术节点之后，现有的ArF干法光刻工艺不能提供足够的分辨率，需要使用浸没式光刻技术。在浸没式光刻机中，水替代了原来在光学镜片与光刻胶之间的空气介质。由于水与光刻胶直接接触，水会渗入光刻胶中，使光刻胶中的小分子物质(光敏剂、酸抑制剂、光酸等)析出。析出的物质不但会污染光学镜片，导致缺陷，而且会使光刻胶中的组分损失，影响光刻胶的性能。同时由于碳基光刻胶的疏水性一般不能满足需求，容易导致一些浸没式光刻所特有的缺陷。为了克服上述缺陷，通常浸没式光刻胶中会加入含氟组分。利用氟与碳氢化合物的不亲和性，在光刻胶成膜过程中，使含氟化合物上浮于光刻胶上表面。浮于光刻胶上表面的含氟化合物可以提供较强的疏水性，使光刻机中的介质水不能浸入光刻胶中，从而避免了光刻胶中的小分子析出。

含氟树脂、酸活性树脂、光敏剂、酸抑制剂是浸没式光刻胶配方中的主要成分。含氟树脂中需要包含酸活性功能，以保证在曝光区和非曝光区产生足够的显影液溶解性差异，得到最终的光刻胶图形。然而，含氟树脂中的酸活性功能基团如果与酸活性树脂中的酸活性功能基团不匹配，则会导致光刻胶形貌问题，甚至缺陷。如果含氟树脂中的酸活性功能基团反应过快，容易导致光刻胶圆顶形貌，不能满足刻蚀的需求。如果含氟树脂中的酸活性功能基团反应过慢，容易导致T型光刻胶形貌，严重的会导致光刻胶倒胶。所以含氟树脂中的酸活性功能基团需要与酸活性树脂中的酸活性功能基团有较好的匹配。但是现在没有一个简便的、有效的、满足上述需求的含氟树脂组分设计指导方法，导致现有的光刻胶树脂中含氟树脂的酸活性功能基团与酸活性树脂的酸活性功能基团无法匹配使用的问题。

发明内容

本发明实施例提供了一种具有光酸活性的光刻胶树脂，旨在解决现有技术方法的光刻胶树脂中含氟树脂的酸活性功能基团与酸活性树脂的酸活性功能基团无法匹配使用的问题。

本发明实施例提供了一种具有光酸活性的光刻胶树脂，其中，

所述光刻胶树脂含有如下按重量百分比计的组分：20-65％含氟树脂以及 35％-80％酸活性树脂；

所述酸活性树脂至少包含一个极性侧链及一个非极性侧链；

所述含氟树脂至少包括一个极性侧链、一个非极性侧链及一个含氟侧链；

所述酸活性树脂包含的极性侧链与所述含氟树脂包含的极性侧链相同；所述酸活性树脂包含的非极性侧链与所述含氟树脂包含的非极性侧链相同；

所述含氟树脂的非极性侧链具有光酸活性；所述含氟树脂的非极性侧链在酸环境下发生分解并转化成与所述非极性侧链对应的极性侧链。