一种光刻胶底部的抗反射涂层树脂及其制备方法和应用技术

本发明专利技术涉及一种光刻胶底部的抗反射涂层树脂及其制备方法和应用，所述抗反射涂层树脂的制备原料包括甘脲衍生物和芳香型羟基化合物；本发明专利技术所述的抗反射涂层树脂，配成的光刻胶底部涂层具有高折光率和高吸收率，可以有效阻止光刻胶辐射光穿透抗反射涂层，显著提高光刻胶显影图案的分辨率，特别适用于14 nm以下集成电路制程。集成电路制程。集成电路制程。

【技术实现步骤摘要】
一种光刻胶底部的抗反射涂层树脂及其制备方法和应用


[0001]本专利技术涉及光刻胶
，尤其涉及一种光刻胶底部的抗反射涂层树脂及其制备方法和应用。

技术介绍

[0002]光刻胶底部抗反射涂层介于光刻胶涂层和半导体基材（硅晶片）之间，如果没有这一底部抗反射涂层，光刻胶和半导体界面之间的反射光和曝光光源的入射光会在光刻胶涂层内部因干涉形成驻波，导致光刻胶显影后图案线宽分布不均匀；另外，半导体基材表面凹凸不平，会导致散射光，这部分散射光会进入到半导体光刻工艺不希望的区域，会进一步导致曝光显影后线宽变化；反射和散射光能量随区域分布变化，也会导致曝光显影后线宽分布不均。光刻胶底部抗反射涂层的功能是阻止（高折射率，n）和吸收（高吸收系数，k）穿透光刻胶涂层的光线到达半导体基材表面，从而减少半导体晶片的散射和反射。
[0003]EP1237042、US7582360、US7756384、US7846638、US8748081、US5234990、US5886102等公布了光刻胶底部抗反射涂层树脂结构、涂层配方以及评价方法。迄今，涂层配方中所需吸收光的活性成分从化学结构看，发展经历了三个阶段：染料型小分子，热塑性高分子以及热固性高分子。前二者中的活性成分容易迁移到光刻胶涂层中，引起光刻胶曝光后线宽分辨率下降；热固性高分子涂层是交联型结构，活性成分不会发生迁移，是底部抗反射涂层树脂的主流趋势。
[0004]为了满足集成电路不断向精细化方向发展的要求，光刻胶的曝光光源波长逐渐变短，从G线、I线、到KrF、ArF以及更短的波长。光源波长越短，底部半导体晶片的反射会越强，反射光对光刻胶线宽分辨率负面影响的会更加显著。针对KrF、ArF以及更短的波长的光刻工艺，光刻胶底部抗反射涂层是不可或缺的。
[0005]CN114384761A公开了一种底部抗反射涂层组合物及其制备方法，其包括以下质量百分比的原料：含芳基的甘脲类低聚物溶液5
‑
15%、主体树脂0.5
‑
15%、热敏酸0.1
‑
1%，余量为有机溶剂。其通过在底部抗反射涂层组合物中添加了可进行交联且芳基比例可调节的甘脲类低聚物，从而快速的调整底部抗反射涂层的n/k值，大大降低底部抗反射涂层在n/k值方面的调整难度，减少了光刻胶底部界面出现反射和诸如驻波等问题，提高光刻工艺中线宽解析度。但是其公开的主体树脂为聚丙烯酸酯，由多种单体经自由基共聚而成，交联功能基团为羟基，芳环含在侧链上，这种树脂结构的缺点在于：必然有些大分子在共聚过程中无法引入交联基团，涂层固化时会有无法固化的游离大分子存在，涂布光刻胶过程中这类大分子会溶解迁移到上层的光刻胶中，影响光刻胶的曝光分辨率。
[0006]但是，现有技术中，抗反射涂层树脂配成的光刻胶底部涂层，难以同时兼具高折光率（n）和高吸收率（k），限制了其应用。
[0007]综上，开发一种能克服上述缺陷的光刻胶底部的抗反射涂层树脂是至关重要的。

技术实现思路

[0008]针对现有技术的不足，本专利技术的目的在于提供一种光刻胶底部的抗反射涂层树脂及其制备方法和应用，所述的抗反射涂层树脂，配成的光刻胶底部涂层具有高折光率（n）和高吸收率（k），可以有效阻止光刻胶辐射光穿透抗反射涂层，显著提高光刻胶显影图案的分辨率，特别适用于14 nm以下集成电路制程。
[0009]为达此目的，本专利技术采用以下技术方案：第一方面，本专利技术提供一种光刻胶底部的抗反射涂层树脂，所述抗反射涂层树脂的制备原料包括甘脲衍生物和芳香型羟基化合物；所述甘脲衍生物的结构式如式Ⅰ所示：式Ⅰ；其中，n为1
‑
10的整数，例如2、3、4、5、6、7、8、9等。
[0010]本专利技术中，形成的抗反射涂层树脂是支链型聚酯结构，附着力优于常规的聚丙烯酸酯结构，交联基团为羟基，分布于大分子末端，无大分子不含羟基功能基团，因此固化后不会出现底部涂层向光刻胶层的分子迁移现象。具体地，本专利技术所述抗反射涂层树脂的制备原料包括甘脲衍生物和芳香型羟基化合物制备得到，其中，甘脲在193nm处具有R带紫外吸收，有利于增加吸收率（k）值，同时甘脲属于环形结构，具有较高的折射率（n）；本专利技术中，考虑E带在193nm处紫外吸收，在甘脲结构基础上再引入芳香环结构，进一步增加k值，而且芳香环结构同样具有较高的折射率n，同时含有甘脲和芳香环结构的树脂具有更高的折光率（n）和吸收率（k）；本专利技术所述的抗反射涂层树脂，配成的光刻胶底部涂层具有高折光率（n）和高吸收率（k），可以有效阻止光刻胶辐射光穿透抗反射涂层，显著提高光刻胶显影图案的分辨率，特别适用于14 nm以下集成电路制程。
[0011]优选地，所述芳香型羟基化合物包括式Ⅱ、式Ⅲ、式Ⅳ或式
Ⅴ
所示结构的化合物中的任意一种或至少两种的组合；式Ⅱ；式Ⅲ；式Ⅳ；
KOH/g等。
[0027]优选地，所述缩聚后还包括停止抽真空，降温至140
‑
150℃（例如142℃、144℃、146℃、148℃等），在体系中加入溶剂，沉淀抗反射涂层树脂。
[0028]优选地，所述沉淀抗反射涂层树脂后，还包括干燥。
[0029]优选地，所述混合的原料还包括非芳香型多元醇。
[0030]作为优选的技术方案，所述制备方法包括如下步骤：（1）将甘脲衍生物和芳香型羟基化合物混合，在保护性气氛下，升温至140
‑
200℃，反应至体系酸值为40
‑
50 mg KOH/g，完成熔融；可选地，混合的原料还包括非芳香型多元醇；（2）在真空下，继续反应，缩聚至体系酸值为20
‑
25mg KOH/g；（3）停止抽真空，降温至140
‑
150℃，在体系中加入溶剂，沉淀，干燥，得到所述抗反射涂层树脂。
[0031]第三方面，本专利技术提供一种光刻胶底部的抗反射涂层，所述抗反射涂层包括第一方面所述的抗反射涂层树脂。
[0032]优选地，所述抗反射涂层还包括2
‑
羟基异丁酸甲酯、四甲氧基甲基甘脲或对苯甲磺酸中的任意一种或至少两种的组合，其中典型但非限制性的组合包括：2
‑
羟基异丁酸甲酯和四甲氧基甲基甘脲的组合，四甲氧基甲基甘脲和对苯甲磺酸的组合，2
‑
羟基异丁酸甲酯、四甲氧基甲基甘脲和对苯甲磺酸的组合等。
[0033]相对于现有技术，本专利技术具有以下有益效果：（1）本专利技术中，所述的抗反射涂层树脂，配成的光刻胶底部涂层具有高折光率（n）和高吸收率（k），可以有效阻止光刻胶辐射光穿透抗反射涂层，显著提高光刻胶显影图案的分辨率，特别适用于14 nm以下集成电路制程。
[0034]（2）本专利技术中，所述的抗反射涂层树脂与光刻胶层配合使用后，折射率（n）在1.991以上，吸收率（k）在0.391以上针对现有技术的不足，本专利技术的目的在于提供一种光刻胶底部的抗反射涂层树脂及其制备方法和应用，所述的抗反射涂层树脂，配成的光刻胶底部涂本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种光刻胶底部的抗反射涂层树脂，其特征在于，所述抗反射涂层树脂的制备原料包括甘脲衍生物和芳香型羟基化合物；所述甘脲衍生物的结构式如式Ⅰ所示：式Ⅰ；其中，n为1
‑
10的整数。2.根据权利要求1所述的抗反射涂层树脂，其特征在于，所述芳香型羟基化合物包括式Ⅱ、式Ⅲ、式Ⅳ或式
Ⅴ
所示结构的化合物中的任意一种或至少两种的组合；式Ⅱ；式Ⅲ；式Ⅳ；式
Ⅴ
。3.根据权利要求1所述的抗反射涂层树脂，其特征在于，所述式Ⅱ所示结构的化合物包括邻苯二甲醇、间苯二甲醇或对苯二甲醇中的任意一种或至少两种的组合；所述式Ⅲ所示结构的化合物包括2,3
‑
二(羟基甲基)萘、1,4
‑
二(羟基甲基)萘、2,6
‑
二(羟基甲基)萘或1,8
‑
二(羟基甲基)萘中的任意一种或至少两种的组合；所述式Ⅳ所示结构的化合物包括4,4'
‑
二羟甲基联苯、2,4'
‑
二羟甲基联苯或2,2'
‑
联苯二甲醇中的任意一种或至少两种的组合。4.根据权利要求1所述的抗反射涂层树脂，其特征在于，所述甘脲衍生物和芳香型羟基化合物的质量比为1:（1.2
‑
2.5）。5.根据权利要求1所述的抗反射涂层树脂，其特征在于，所述制备原料还包括非芳香型多元醇；所述非芳香型多元醇包括乙二醇、丙二醇、新戊二醇、二乙二醇或环己二醇中的任意一
种或至少两种的组合。6.根据权利要求1所述的抗反射涂层树脂，其特征在于，所述抗反射涂层树脂的数均分子量为500
‑
100000 g/mol。7.一种权利要求1

【专利技术属性】
技术研发人员：马晓明，陈久军，
申请(专利权)人：苏州润邦半导体材料科技有限公司，
类型：发明
国别省市：