[发明专利]聚合物树脂及其合成方法、含聚合物树脂的光刻胶、光刻胶的制备方法和使用方法

说明书

本发明提供了一种聚合物树脂及其合成方法、含聚合物树脂的光刻胶、光刻胶的制备方法和使用方法。聚合物树脂由占总摩尔百分数为50～70％的第一树脂单体、10～30％的第二树脂单体、10～30％的第三树脂单体和1～10％的第四树脂单体经聚合形成，第一树脂单体、第二树脂单体、第三树脂单体和第四树脂单体的结构通式分别为：其中，R_a1、R_b1、R_c1和R_d1各自独立的选自C1～C4烷基或氢原子，R_b2选自氢原子、叔丁基醚结构或半缩醛结构，R_c2为C1～C4烷基，R_d2为脂环烃酸敏基团。本申请还提供了聚合物树脂的合成方法、含聚合物树脂的光刻胶、光刻胶的制备方法和使用方法。将本申请合成的聚合物树脂，用于化学放大光刻胶，可以有效的改善工艺窗口，提升聚焦深度。

技术领域

本发明涉及化学放大光刻胶技术领域，尤其涉及一种聚合物树脂及其合成方法、含聚合物树脂的光刻胶、光刻胶的制备方法和使用方法。

背景技术

光刻技术包括在基材顶部形成由光刻胶构成的抗蚀剂膜，通过具有预定图案的光掩模版用光或电子束等选择性地曝光，然后显影处理，从而在光刻胶中形成规定形状的图案。其中曝光部分变得可溶于显影液的光刻胶组合物被称为正性光刻胶，而曝光部分变得不溶于显影液的光刻胶组合物被称为负性光刻胶。

随着光刻技术的进步，导致微型化领域的快速发展，这些微型化技术通常涉及缩短曝光光波的波长。例如，以g线和i线辐射为代表的紫外线辐射，到KrF准分子激光器(248nm)、ArF准分子激光器(193nm)。此外，还研究使用甚至更短的波长，例如F₂准分子激光(157nm)、极紫外辐射(EUV)、电子束和X射线等。这些为了实现非常精细尺寸的图案的光刻技术，需要具有高分辨率的光刻胶材料。化学放大型光刻胶是主要的这些类型的光刻胶材料。

在比较传统的酚醛树脂(Novolak)正性光刻胶之后，基于化学放大(或化学增幅)概念，对羟基苯乙烯类树脂(PHS树脂)的KrF光刻胶掀起了光刻胶材料的革命，极大地推动了IC的高速进展。由于其较低的UV吸收(248nm)、较高的耐热性及良好的附着力等，已成为了目前KrF应用树脂的首选。

随着先进制程与工艺节点要求的提高，传统基于PHS的ESCAP类型树脂，高活化能树脂的缺陷也进一步显现，特别是聚焦深度DOF窗口需要进一步改善。

发明内容

鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种聚合物树脂、含聚合物树脂的光刻胶、光刻胶的制备方法和使用方法，能够改善工艺窗口，提升聚焦深度DOF。

为实现上述目的，本发明第一方面提供一种聚合物树脂，分别由占总摩尔百分数为50～70％的第一树脂单体、10～30％的第二树脂单体、10～30％的第三树脂单体和1～10％的第四树脂单体经聚合反应形成，所述第一树脂单体、第二树脂单体、第三树脂单体和第四树脂单体的结构通式分别为：

其中，R_a1、R_b1、R_c1和R_d1均各自独立的选自C1～C4烷基或氢原子，R_b2选自氢原子、叔丁基醚结构或半缩醛结构，R_c2为C1～C4烷基，R_d2为脂环烃酸敏基团。

进一步地，还包括如下技术特征中的至少一项：

a1)所述第一树脂单体占总摩尔百分数为60～65％；

a2)所述第二树脂单体占总摩尔百分数为15～20％；

a3)所述第三树脂单体占总摩尔百分数为18～20％；

a4)所述第四树脂单体占总摩尔百分数2～6％。