一种含金属元素的感光性聚合物、组合物及其应用制造技术

本发明专利技术公开了一种含金属元素的感光性聚合物、组合物及其应用，所述感光性聚合物中至少包含以下结构单元：1)能够产生酸性基团的结构单元；2)含有金属离子的结构单元；3)具有鎓盐基团的结构单元，所述结构单元1)、2)、3)的摩尔比为(1～95)：(4～99)：(1～5)。所述感光性组合物包括以下组分：A)上述感光性聚合物；B)溶剂，所述溶剂为环己酮、EL、PGMEA或PGME中的一种或多种混合。所述感光性聚合物或所述感光性组合物可应用于硬化膜或光刻胶的制备中。与现有技术相比，在38～43μC/cm

【技术实现步骤摘要】
一种含金属元素的感光性聚合物、组合物及其应用
本专利技术涉及光刻
，具体涉及一种含金属元素的感光性聚合物、组合物及其应用。
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，也正是由于有了功能不断变得强大的芯片，个人计算机才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(photolithography)是举足轻重的关键技术。芯片的功能能够得到不断的提高，离不开光刻技术材料与工艺的发展。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。为制备特征尺寸为0.2μm及以下的图形时，需要提高光刻胶的灵敏度和分辨率，最常使用的光刻胶为通过酸催化的化学放大胶(chemically-amplifiedresist)。化学放大胶的主要成分通常包括聚合物树脂(resin)、光敏产酸剂(photoacidgenerator，PAG)、溶剂和添加剂(additives)。对集成电路集成度的推进意味着光刻胶要形成具有更精细尺寸的图形。其中聚合物树脂的分子链上一般连接有酸不稳定基团(acidlabilefunctionalgroup)，其能使聚合物不溶于显影液。光敏产酸剂则是一种光敏化合物，在光照下分解产生酸(H+)，在曝光后烘烤(post-exposurebake，PEB)过程中，这些酸能作为催化剂使得聚合物树脂分子链上的酸不稳定基团脱落并使新的酸得以生成。聚合物树脂的极性会随着酸不稳定基团的脱落发生改变，光刻胶便能变得能溶于显影液。刻胶技术自80年代光刻技术从接触式曝光(contactexposure)转向投影式曝光(projectionexposure)以来，其曝光波长由宽谱紫外向G-线(436nm)→I-线(365nm)→KrF(248nm)→ArF(193nm)→EUV(13.5nm)的方向移动。极紫外(ExtremeUltraviolet，EUV)光刻是指使用波长为13.5nm的极紫外光线完成曝光的光刻工艺。用于EUV光刻的光刻胶的性能主要由三个参数来表示：分辨率(Resolution，R)，图形的线宽粗糙度(LineWidthRoughness，LWR)以及敏感度(Sensitivity，S)。根据分辨率计算公式：R＝k*NA/λ(式中，R代表分辨率，k代表工艺常数，NA代表通光量，λ代表波长)，波长越短，可提供的分辨率越高。成像分辨率越高意味着光刻工艺尺寸越精细，也意味着可以获得更高的性能、更低的能耗以及更高的芯片集成度和更低的成本。目前在EUV光刻工艺中，传统的化学放大胶系统依然有被广泛使用，但这种化学放大胶系统往往会遇到一些难以避免的障碍，如，由于EUV光刻的曝光系统所使用的光源与G线、I线、248nm、193nm等相比相对较弱，传统的化学放大胶系统对EUV的敏感性可能较低，此外，这种化学放大胶系统还存在分辨率不足，图像边缘较粗糙等限制。传统的化学放大胶系统由于对EUV的吸收较低，使得在使用该类系统进行EUV曝光时，尤其是所用光强较小时会出现较明显的光子散噪现象(Photon-Shot-Noise，PSN)，导致光刻胶曝光性能中的线宽粗糙度LWR受损。在对传统的化学放大胶体系因应于EUV光刻进行改良时，往往会出现“RLS权衡”，亦即对分辨率R、线宽粗糙度LWR和敏感度S中的单项进行改良会导致另外两项性能受损。综上所述，能同时解决上述所有限制的EUV光刻胶材料尚未被研发出来，EUV光刻胶的研发还在继续进行中，尤其是能够同时提高分辨率、线宽粗糙度和敏感度的光刻胶。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是：提供一种能够减少曝光过程中光子散噪现象发生的含金属元素的感光性聚合物、组合物及其应用。为了解决上述技术问题，本专利技术采用的技术方案为：一种含金属元素的感光性聚合物，所述感光性聚合物中至少包含以下结构单元：1)能够产生酸性基团的结构单元；2)含有金属离子的结构单元；3)具有鎓盐基团的结构单元。优选地，所述结构单元1)、2)、3)的摩尔比为(1～95)：(4～99)：(1～5)。进一步地，所述结构单元1)包括能够在酸性条件下水解产生酸性基团的结构单元；优选地，所述酸性基团包括羧基或其他酸性基团；优选地，所述能够在酸性条件下水解产生酸性基团的结构单元中含有酯基、醚基和/或环氧基；更优选地，所述结构单元1)具有选自以下通式表示的结构中的一种或多种结构：通式(1A)、(1B)、(1C)中，Ra1、Ra2、Ra3、Ra1’、Ra2’、Ra3’、Ra1”、Ra2”、Ra3”和Ra4”代表取代基；其中，Ra1、Ra1’、Ra1”选自下组：无、全卤代或部分卤代的C1-C20直链烷基、全卤代或部分卤代的C1-C10分支烷基、取代或未取代的C6-C20环状烷基、取代或未取代的含1-9个Si原子的C1-C20直链烷基、取代或未取代的含1-9个Si原子的C1-C20支链烷基、取代或未取代的含1-9个Si原子的C3-C20杂环烷基；Ra2、Ra2’和Ra4”选自下组：取代或未取代的C1-C30直链或分支烷基、取代或未取代的C1-C30烷氧基、取代或未取代的C3-C30环状烷基、取代或未取代的C3-C30环状烷氧基、取代或未取代的含1-9个Si原子的C1-C20直链烷基、取代或未取代的含1-9个Si原子的C1-C20支链烷基、取代或未取代的含1-9个Si原子的C3-C20杂环烷基；Ra2”选自C3-C10的环氧基；Ra3、Ra3’、Ra3”为氢或甲基；其中，所述取代指基团的一个或多个氢原子被选自下组的一个或多个取代基取代：氧代(＝O)、卤素(优选为氟)、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-C16芳基。优选地，所述含有金属离子的结构单元包括含有金属羧酸盐结构的结构单元；更优选地，所述结构单元2)具有选自以下通式表示的结构中的一种或多种结构：通式(2A)、(2B)、(2C)、(2D)中，Rb1、Rb2、Rb1’、Rb2’、Rb3’、Rb1”、Rb2”、Rb3”、Rb4”、Rb1”’、Rb2”’、Rb3”’、Rb4”’和Rb5”’代表取代基；其中，Rb1、Rb1’、Rb1”和Rb1”’选自以下组中的一种或多种：全卤代或部分卤代的C1-C10直链烷基，全卤代或部分卤代的C1-C10分支烷基，取代或未取代的C3-C30环状烷基；Rb2、Rb2’、Rb2”和Rb2”’为氢或甲基；本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种含金属元素的感光性聚合物，其特征在于：所述感光性聚合物中至少包含以下结构单元：/n1)能够产生酸性基团的结构单元；/n2)含有金属离子的结构单元；/n3)具有鎓盐基团的结构单元。/n

【技术特征摘要】
1.一种含金属元素的感光性聚合物，其特征在于：所述感光性聚合物中至少包含以下结构单元：
1)能够产生酸性基团的结构单元；
2)含有金属离子的结构单元；
3)具有鎓盐基团的结构单元。


2.根据权利要求1所述的含金属元素的感光性聚合物，其特征在于：所述结构单元1)、2)、3)的摩尔比为(1～95)：(4～99)：(1～5)。


3.根据权利要求1所述的含金属元素的感光性聚合物，其特征在于：所述结构单元1)包括能够在酸性条件下水解产生酸性基团的结构单元；优选地，所述能够在酸性条件下水解产生酸性基团的结构单元中含有酯基、醚基和/或环氧基；更优选地，所述结构单元1)具有选自以下通式表示的结构中的一种或多种结构：



通式(1A)、(1B)、(1C)中，Ra1、Ra2、Ra3、Ra1’、Ra2’、Ra3’、Ra1”、Ra2”、Ra3”和Ra4”代表取代基；
其中，Ra1、Ra1’、Ra1”选自下组：无、全卤代或部分卤代的C1-C20直链烷基、全卤代或部分卤代的C1-C10分支烷基、取代或未取代的C6-C20环状烷基、取代或未取代的含1-9个Si原子的C1-C20直链烷基、取代或未取代的含1-9个Si原子的C1-C20支链烷基、取代或未取代的含1-9个Si原子的C3-C20杂环烷基；
Ra2、Ra2’和Ra4”选自下组：取代或未取代的C1-C30直链或分支烷基、取代或未取代的C1-C30烷氧基、取代或未取代的C3-C30环状烷基、取代或未取代的C3-C30环状烷氧基、取代或未取代的含1-9个Si原子的C1-C20直链烷基、取代或未取代的含1-9个Si原子的C1-C20支链烷基、取代或未取代的含1-9个Si原子的C3-C20杂环烷基；
Ra2”选自C3-C10的环氧基；
Ra3、Ra3’、Ra3”为氢或甲基；
其中，所述取代指基团的一个或多个氢原子被选自下组的一个或多个取代基取代：氧代(＝O)、卤素(优选为氟)、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-C16芳基。


4.根据权利要求1所述的含金属元素的感光性聚合物，其特征在于：所述所述结构单元2)包括含有金属羧酸盐结构的结构单元；优选地，所述结构单元2)具有选自以下通式表示的结构中的一种或多种结构：



通式(2A)、(2B)、(2C)、(2D)中，Rb1、Rb2、Rb1’、Rb2’、Rb3’、Rb1”、Rb2”、Rb3”、Rb4”、Rb1”’、Rb2”’、Rb3”’、Rb4”’和Rb5”’代表取代基；
其中，Rb1、Rb1’、Rb1”和Rb1”’选自以下组中的一种或多种：全卤代或部分卤代的C1-C10直链烷基，全卤代或部分卤代的C1-C10分支烷基，取代或未取代的C3-C30环状烷基；
Rb2、Rb2’、Rb2”和Rb2”’为氢或甲基；
Rb3’、Rb3”、Rb4”、Rb3”’、Rb4”’和Rb5”’选自以下组中的一种或多种：取代或未取代的C1-C12直链或分支烷基或取代或未取代的C6-C20芳基；
其中，所述取代指基团的一个或多个氢原子被选自下组的一个或多个取代基取代：氧代(＝O)、卤素(优选为氟)、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表示金属元素，所述金属元素选自以下组中的一种或多种：锂、钠、镁、钾、铷、铁、钴、镍、铜、锌、铟、锡、锑、铯、铪、锆。


5.根据权利要求1所述的含金属元素的感光性聚合物，其特征在于：所述结构单元3)具有选自以下通式表示的结构中的一种或多种结构：



通式(3A)、(3B)、(3C)和(3D)中，A-选自以下组中的一种或多种...

【专利技术属性】
技术研发人员：邓海，杨振宇，钱晓飞，
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