[发明专利]一种生物基ArF光刻胶成膜树脂、光刻胶组合物及其制备方法

说明书

本发明公开了一种生物基ArF光刻胶成膜树脂、光刻胶组合物及其制备方法，包含如式I所示无规共聚物结构，其中n、m、x和y为单体的摩尔占比，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为H、CH₃或CH₂CH₃。一种光刻胶组合物，包括所述成膜树脂5～30％、酸扩散抑制剂0.5～10％，其余为有机溶剂。本发明的光致产酸剂不仅可以在曝光区域产酸，同时还能有效地在光刻胶中均匀分布，并改善了光刻胶的成膜能力。制得的光刻胶粘附性良好、灵敏度≤38mJ/cm²、分辨率可达到90nm以下。

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成膜树脂、光刻胶组合物及制备方法。

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，在光刻工艺中使用短波长的光源可以提高光刻胶的分辨率。光刻工艺的光源波长从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。目前国际主流光刻工艺所使用的光源波长为193nm，但在193nm光源下，之前的光刻胶因含有在193nm波长下具有较高吸收的苯环结构而无法延续使用。同时因为分辨率越高，对膜的厚度要求越薄，因此要求193nm光刻胶比KrF光刻胶具有更好的抗蚀性。基于这两个主要原因，必须要开发新的聚合物体系应用于193nm光刻工艺。

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：

一种生物基ArF光刻胶成膜树脂，其特征在于，包含如下式I所示无规共聚物结构：

其中n、m、x和y为单体的摩尔占比，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为H、CH₃或CH₂CH₃。

上述成膜树脂的制备方法：由单体I、单体II、单体III和单体IV共聚制备而成，所述单体I、单体II、单体III和单体IV分别为：

其中，R₁、R₂、R₃和R₄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I、II、III和IV与引发剂加入到溶剂中，搅拌均匀，进行反应；