本发明专利技术公开了一种能够用于90～60nm半导体制程的ArF光刻胶及其制备方法与应用，所述感光性聚合物中含有至少一个能够通过酸水解产生酸性基团的结构单元(a1)和至少一个具有环状基团的结构单元(a2)。所述结构单元(a1)的摩尔占比优选为20～99％。所述感光性聚合物中还含有能形成刚性主链的结构单元(a3)；优选地，所述结构单元(a3)的摩尔占比为1～80％。以该感光性聚合物制备的ArF光刻胶可用于光刻膜的制备中，制得的光刻膜能够同时具备高灵敏度、高对比度及高耐刻蚀能力等多种优良性质。
An ArF Photoresist for 90-60 nm Semiconductor Processing and Its Preparation Method and Application
【技术实现步骤摘要】
一种能够用于90～60nm半导体制程的ArF光刻胶及其制备方法与应用
本专利技术涉及高分子领域，具体涉及一种感光性聚合物、能够用于90～60nm半导体制程的ArF光刻胶及其制备方法与应用。
技术介绍
集成电路(integratedcircuit，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，个人计算机才变得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(photopilthography)是举足轻重的关键技术。芯片的功能能够得到不断的提高，离不开光刻材料与工艺的发展。光刻(photolithography)是利用光化学反应将掩膜(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。光刻胶根据曝光前后溶解度的变化可分为正性光刻胶与负性光刻胶。曝光后形成不可溶物质的是负性光刻胶(简称负胶)，反之，对某些溶剂是不可溶的，经曝光后变成可溶物质的即为正性光刻胶(简称正胶)。紫外光刻胶是目前为止，应用最为广泛、工艺最为成熟、配套技术最完整的光刻胶。紫外负胶已国产化，而紫外正胶目前还大多处于研发阶段。我国自主研发且已投入商业化生产的正胶材料目前主要包括酚醛树脂(novolacresin)、聚对羟基苯乙烯(poly(p-hydroxystyrene)，PHOST)等，主要用于G-线(436nm)与I-线(365nm)的光刻工艺。但目前国际主流工艺为使用波长为193nm光源的光刻工艺，而上述正胶材料在用于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。
技术实现思路
本专利技术所要解决的第一个技术问题是：提供一种可用于193nm光刻工艺中的感光性聚合物。本专利技术所要解决的第二个技术问题是：提供一种利用上述感光性聚合物制得的能够用于90～60nm半导体制程的ArF光刻胶。本专利技术所要解决的第三个技术问题是：提供一种上述ArF光刻胶的制备方法。本专利技术所要解决的第四个技术问题是：提供一种上述ArF光刻胶的应用方法。为了解决上述第一个技术问题，本专利技术采用的技术方案为：一种感光性聚合物，所述感光性聚合物中含有至少一个能够通过酸水解产生酸性基团的结构单元(a1)和至少一个具有环状基团的结构单元(a2)，所述结构单元(a1)的摩尔占比为20～99％。优选地，所述结构单元(a1)的摩尔占比为30～75％；更优选地，所述结构单元(a1)的摩尔占比为40～65％；最优选地，所述结构单元(a1)的摩尔占比为45～60％。进一步地，所述结构单元(a1)中含有酯基、醚基和/或环氧基；优选地，所述结构单元(a1)含有下式中的一个或多个：通式(1A)、(1B)、(1C)中，Ra2、Ra3、Ra4、Ra2’、Ra3’、Ra4’、Ra2”、Ra3”和Ra4”各自独立地代表至少一种选自以下种类的取代基：无、卤素原子和取代或未取代的C1-C10直链或分支烷基中的至少一种；所述烷基的取代选自卤素原子、羟基、羧基、胺基、酰胺基、硝基、亚硝基、酰氧基或酰胺基中的一种；Ra1、Ra1’、Ra1”各自独立地代表至少一种选自以下种类的取代基：无、全卤素取代或部分卤素取代的C1-C10直链烷基、全卤素取代或部分卤素取代的C1-C10分支烷基和卤素取代或未卤素取代的C6-C20环状烷基；Ra5、Ra5’、Ra5”和Ra6”各自独立地代表至少一种选自以下种类的取代基：羟基、羧基、未取代或被羟基或卤素取代的C1-C6直链或分支烷基和未取代或被羟基或卤素取代的C6-C10芳基；所述卤素包括氟元素、氯元素、溴元素和/或碘元素中(优选为氟元素)。进一步地，所述结构单元(a2)中的环状基团选自下结构中的一种或多种：金刚烷、苯乙烯或α-蒎烯；优选地，所述结构单元(a2)中含有下式中的一个或多个：通式(2A)、(2B)和(2C)中，Rc1、Rc1’和Rc1”各自独立地代表以下取代表中的一种或多种：无、取代或未取代的C1-C10直链烷基、取代或未取代的C1-C10分支烷基、取代或未取代的C3-C30环状烷基，若有，烷基中的取代基选自卤素原子(优选为氟原子)、羟基和/或羧基；Rc2、Rc2’和Rc2”各自独立地代表以下取代表中的一种或多种：氢、卤素、取代或未取代的C1-C30的直链或分支烷基、取代或未取代的C1-C30烷氧基和取代或未取代的C6-C30芳基；若有，烷基、烷氧基或芳基中的取代基选自卤素原子(优选为氟原子)、羟基和/或羧基。进一步地，所述感光性聚合物中还含有能形成刚性主链的结构单元(a3)。优选地，所述结构单元(a3)的摩尔占比为1～80％。优选地，所述结构单元(a3)选自下式中的一种或多种：通式(3A)、(3B)和(3C)中，Rb1、Rb2、Rb3、Rb4、Rb1’、Rb2’、Rb3’、Rb4’、Rb1”、Rb2”、Rb3”和Rb4”分别独立地表示氢原子或取代基，取代基的实施例包括：羟基、羧基、未取代或被羟基或卤素取代的C1-C6直链或分支烷基、未取代或被羟基或卤素取代的C6-C10芳基，m为0到4之间的任一数值。X可为亚甲基、氮原子或硫原子。优选地，所述卤代包括氟原子，氯原子，溴原子和碘原子的卤代(优选为氟原子)。进一步地，所述感光性聚合物满足下列性质中的一个或多个：1)多分散性PDI≤1.80；2)分子量为2000～200000；3)玻璃化温度Tg为60～240℃；4)在180～240nm范围内对光的吸收较弱或无。本专利技术的有益效果在于：本专利技术方案的感光性聚合物用于形成193nm光刻工艺中的图案时，能够同时具备高灵敏度、高对比度及高耐刻蚀能力等多种优良性质；通过组合多种结构单元(能通过酸水解产生羧基等酸性基团)，实现对聚合物主体的多样化设计，使得该聚合物能同时兼顾灵敏度与耐刻蚀能力等多种性能。为了解决上述第二个技术问题，本专利技术采用的技术方案为：一种能够用于90～60nm半导体制程的光刻胶，所述光刻胶的制备原料包括以下组分：(A)上述感光性聚合物；(B)光敏剂(photoacidgenerator，PAG)；(C)酸扩散终止剂；(D)溶剂。进一步地，所述成分(A)的浓度为1-15wt％，所述成分(B)的浓度为0.02-1wt％，所述成分(C)的浓度为0.01-1wt％。进一步地，所述成分(B)满足以下条件：1)摩尔吸光系数小于5*10^5(cm-1*L/mol)；2)金属离子含量小于30ppb。优选地，所述成分(B)包含由下式表示的化合物：通式(4A)和(4B)中，Rd1、Rd2、Rd3、Rd1’、Rd2’各自独立地表示有机基团，所述有机基团选自C1-C20的直链烷基、C1-C20的分支烷基或C1-C20的芳基；Rd1、Rd2和Rd3取代基中的两个可经由单键或键联基团连接成环，所述键联基团选自酯键、酰胺键、羰基、亚甲基、亚乙基或醚键；X-表示非亲核性阴离子，选本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种感光性聚合物，其特征在于：所述感光性聚合物中含有至少一个能够通过酸水解产生酸性基团的结构单元(a1)和至少一个具有环状基团的结构单元(a2)及至少一个能形成刚性主链的结构单元(a3)，所述结构单元(a1)的摩尔占比为20～99％。
【技术特征摘要】
1.一种感光性聚合物，其特征在于：所述感光性聚合物中含有至少一个能够通过酸水解产生酸性基团的结构单元(a1)和至少一个具有环状基团的结构单元(a2)及至少一个能形成刚性主链的结构单元(a3)，所述结构单元(a1)的摩尔占比为20～99％。2.根据权利要求1所述的感光性聚合物，其特征在于：所述结构单元(a1)中含有酯基、醚基和/或环氧基；优选地，所述结构单元(a1)含有下式中的一个或多个：通式(1A)、(1B)、(1C)中，Ra2、Ra3、Ra4、Ra2’、Ra3’、Ra4’、Ra2”、Ra3”和Ra4”各自独立地代表至少一种选自以下种类的取代基：无、卤素原子和取代或未取代的C1-C10直链或分支烷基中的至少一种；所述烷基的取代选自卤素原子、羟基、羧基、胺基、酰胺基、硝基、亚硝基、酰氧基或酰胺基中的一种；Ra1、Ra1’、Ra1”各自独立地代表至少一种选自以下种类的取代基：无、全卤素取代或部分卤素取代的C1-C10直链烷基、全卤素取代或部分卤素取代的C1-C10分支烷基和卤素取代或未卤素取代的C6-C20环状烷基；Ra5、Ra5’、Ra5”和Ra6”各自独立地代表至少一种选自以下种类的取代基：羟基、羧基、未取代或被羟基或卤素取代的C1-C6直链或分支烷基和未取代或被羟基或卤素取代的C6-C10芳基；所述卤素包括氟元素、氯元素、溴元素和/或碘元素中(优选为氟元素)。3.根据权利要求1所述的感光性聚合物，其特征在于：所述结构单元(a2)中的环状基团选自下结构中的一种或多种：金刚烷、苯乙烯或α-蒎烯；优选地，所述结构单元(a2)中含有下式中的一个或多个：通式(2A)、(2B)和(2C)中，Rc1、Rc1’和Rc1”各自独立地代表以下取代表中的一种或多种：无、取代或未取代的C1-C10直链烷基、取代或未取代的C1-C10分支烷基、取代或未取代的C3-C30环状烷基，若有，烷基中的取代基选自卤素原子(优选为氟原子)、羟基和/或羧基；Rc2、Rc2’和Rc2”各自独立地代表以下取代表中的一种或多种：氢、卤素、取代或未取代的C1-C30的直链或分支烷基、取代或未取代的C1-C30烷氧基和取代或未取代的C6-C30芳基；若有，烷基、烷氧基或芳基中的取代基选自卤素原子(优选为氟原子)、羟基和/或羧基。4.根据权利要求1所述的感光性聚合物，其特征在于：所述结构单元(a3)选自下式中的一种或多种：通式(3A)、(3B)和(3C)中，Rb1、Rb2、Rb3、Rb4、Rb1’、Rb2’、Rb3’、Rb4’、Rb1”、Rb2”、Rb3”和Rb4”分别独立地表示氢原子或取代基，取代基的实施例包括：羟基、羧基、未取代或被羟基或卤素取代的C1...
【专利技术属性】
技术研发人员：邓云祥，袁自强，袁敏民，
申请(专利权)人：珠海雅天科技有限公司，
类型：发明
国别省市：广东,44
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