一种树脂和含其的ArF干法光刻胶组合物制造技术

本发明专利技术公开了一种树脂和含其的ArF干法光刻胶。该树脂由如下以重量份数计的单体聚合得到：其由如下重量份数计的单体聚合得到：40

【技术实现步骤摘要】
一种树脂和含其的ArF干法光刻胶组合物


[0001]本专利技术涉及一种树脂和含其的ArF干法光刻胶组合物。

技术介绍

[0002]光刻技术是指利用光刻材料(特指光刻胶)在可见光、紫外线、电子束等作用下的化学敏感性，通过曝光、显影、刻蚀等工艺过程，将设计在掩膜版上的图形转移到衬底上的图形微细加工技术。光刻材料(特指光刻胶)，又称光致抗蚀剂，是光刻技术中涉及的最关键的功能性化学材料，其主要成分是树脂、光产酸剂(Photo Acid Generator，PAG)、以及相应的添加剂和溶剂。光产酸剂是一种光敏感的化合物，在光照下分解产生酸，所产生的酸可使酸敏树脂发生分解或者交联反应，从而使光照部分与非光照部分在显影液中溶解反差增大，可以用于图形微细加工

[0003]光刻胶的三个重要参数包括分辨率、灵敏度、线宽粗糙度，它们决定了光刻胶在芯片制造时的工艺窗口。随着半导体芯片性能不断提升，集成电路的集成度呈指数型增加，集成电路中的图形不断缩小。为了制作更小尺寸的图形，必须提高上述三个光刻胶的性能指标。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。由此，与化学放大型光明树脂相配套的光敏剂(光产酸剂)被广泛应用在高端光刻胶中。
[0004]随着光刻工艺逐渐发展，至193nm工艺，工艺复杂程度加大，对抗蚀剂(即光刻胶)提出越来越高的要求。开发能提升分辨率、灵敏度、线宽粗糙度的光刻胶，成为行业亟待解决的问题。

技术实现思路

[0005]本专利技术所要解决的技术问题是为了克服技术中用于光刻胶中的树脂种类少的缺陷，为此，提供了一种树脂和含其的ArF干法光刻胶组合物。含有本专利技术的树脂的光刻胶具有分辨率高、灵敏度高和线宽粗糙度低的优点。
[0006]本专利技术提供了一种树脂，其由如下重量份数计的单体聚合得到：40
‑
47.5份的单体A、0.5
‑
5份的单体B、0.25
‑
2.5份的单体C和0.25
‑
2.5份的单体D；
[0007][0008]其中，R1为C1‑
10
的烷基；
[0009]R2为H或C1‑
10
的烷基；
[0010]n为1、2或3；
[0011]R3为C1‑
10
的烷基；
[0012]R4为C2‑4的烯基；
[0013]R5和R6独立地为H或C1‑5的烷基。
[0014]在一些方案中，R1中，所述的C1‑
10
的烷基为C1‑5的烷基，优选为甲基、乙基、正丙基、异丙基、正丁基、仲丁基、异丁基或叔丁基，例如甲基。
[0015]在一些方案中，R2中，所述的C1‑
10
的烷基为C1‑5的烷基，优选为甲基、乙基、正丙基、异丙基、正丁基、仲丁基、异丁基或叔丁基，例如甲基。
[0016]在一些方案中，R3中，所述的C1‑
10
的烷基为C1‑5的烷基，优选为甲基、乙基、正丙基、异丙基、正丁基、仲丁基、异丁基或叔丁基，例如甲基。
[0017]在一些方案中，R4中，所述的C2‑4的烯基为C2‑3的烯基，优选为乙烯基或异丙烯基，例如异丙烯基。
[0018]在一些方案中，R5中，所述的C1‑5的烷基，优选为甲基、乙基、正丙基、异丙基、正丁基、仲丁基、异丁基或叔丁基，例如甲基。
[0019]在一些方案中，所述的n为2。
[0020]在一些方案中，R2为C1‑
10
的烷基。
[0021]在一些方案中，R5和R6独立地为C1‑
10
的烷基。
[0022]在一些方案中，所述的单体A为
[0023]在一些方案中，所述的单体B为
[0024]在一些方案中，所述的单体C为
[0025]在一些方案中，所述的单体D为
[0026]在一些方案中，所述树脂的重均分子量(Mw)为5000
‑
10000，例如5516
‑
9655(例如6873、9209、7199、5956、6577或6072)。
[0027]在一些方案中，所述的树脂的分子量分布系数(Mw/Mn)为1.0
‑
2.0(例如1.1、1.2、1.3、1.5、1.8或1.9)，例如1.5
‑
2.0。
[0028]所述的分子量分布系数是指所述树脂的重均分子量和数均分子量的比值。
[0029]在一些方案中，所述的单体A的份数为42.5
‑
45。
[0030]在一些方案中，所述的单体B的份数为2.5
‑
5份(例如4份)。
[0031]在一些方案中，所述的单体C的份数为0.5
‑
1.25份(例如0.75)。
[0032]在一些方案中，所述的单体D的份数为0.5
‑
1.25份(例如0.75或1.0)。
[0033]在一些方案中，所述的单体A为份数为42.5
‑
45份；
[0034]所述的单体B为份数为2.5
‑
5份；
[0035]所述的单体C为份数为0.5
‑
1.25份；
[0036]所述的单体D为份数为0.5
‑
1.25份。
[0037]在一些方案中，所述的树脂为通过如下重量份数的单体聚合得到树脂1
‑
8任一树脂：
[0038]树脂1：42.5份单体A、5份的单体B、1.25份的单体C和1.25份的单体D；重均分子量为6873，分子量分布系数为2；
[0039]树脂2：45份单体A、4份的单体B、0.5份的单体C和0.5份的单体D；重均分子量为9209，分子量分布系数为1.8；
[0040]树脂3：45份单体A、4份的单体B、0.25份的单体C和0.75份的单体D；重均分子量为7199，分子量分布系数为2；
[0041]树脂4：45份单体A、2.5份的单体B、1.25份的单体C和1.25份的单体D；重均分子量为5956，分子量分布系数为1.9；
[0042]树脂5：42.5份单体A、4份的单体B、1.75份的单体C和1.75份的单体D；重均分子量为6577，分子量分布系数为2；
[0043]树脂6：47.5份单体A、1份的单体B、0.75份的单体C和0.75份的单体D；重均分子量为9655，分子量分布系数为1.1；
[0044]树脂7：40份单体A、5份的单体B、1.5份的单体C和1份的单体D；重均分子量为6072，分子量分布系数为1.2；
[0045]本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种树脂，其由如下以重量份数计的单体聚合得到：40
‑
47.5份的单体A、0.5
‑
5份的单体B、0.25
‑
2.5份的单体C和0.25
‑
2.5份的单体D；其中，R1为C1‑
10
的烷基；R2为H或C1‑
10
的烷基；n为1、2或3；R3为C1‑
10
的烷基；R4为C2‑4的烯基；R5和R6独立地为H或C1‑5的烷基。2.如权利要求1所述的树脂，其特征在于，所述的树脂满足如下一个或多个条件：(1)R1中，所述的C1‑
10
的烷基为C1‑5的烷基，优选为甲基、乙基、正丙基、异丙基、正丁基、仲丁基、异丁基或叔丁基，例如甲基；(2)R2中，所述的C1‑
10
的烷基为C1‑5的烷基，优选为甲基、乙基、正丙基、异丙基、正丁基、仲丁基、异丁基或叔丁基，例如甲基；(3)R3中，所述的C1‑
10
的烷基为C1‑5的烷基，优选为甲基、乙基、正丙基、异丙基、正丁基、仲丁基、异丁基或叔丁基，例如甲基；(4)R4中，所述的C2‑4的烯基为C2‑3的烯基，优选为乙烯基或异丙烯基，例如异丙烯基；(5)R5中，所述的C1‑5的烷基，优选为甲基、乙基、正丙基、异丙基、正丁基、仲丁基、异丁基或叔丁基，例如甲基。3.如权利要求1所述的树脂，其特征在于，所述的树脂满足如下一个或多个条件：(1)所述的单体A为(2)所述的单体B为(3)所述的单体C为
(4)所述的单体D为(5)所述的单体A的份数为42.5
‑
45；(6)所述的单体B的份数为2.5
‑
5份，例如4份；(7)所述的单体C的份数为0.5
‑
1.25份，例如0.75；(8)所述的单体D的份数为0.5
‑
1.25份，例如0.75或1.0；(9)所述树脂的重均分子量为5000
‑
10000，例如5516
‑
9655；(10)所述的树脂的分子量分布系数为1.0
‑
2.0，例如1.5
‑
2.0。4.如权利要求1所述的树脂，其特征在于，所述的单体A为份数为41.5
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45份；所述的单体B为份数为2.5
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5份；所述的单体C为份数为0.5
‑
1.25份；所述的单体D为份数为0.5
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1.25份。5.如权利要求1所述的树脂，其特征在于，所述的树脂为通过如下重量份数的单体聚合得到树脂1
‑
8任一树脂：树脂1：42.5份单体A、5份的单体B、1.25份的单体C和1.25份的单体D；重均分子量为6873，分子量分布系数为2；树脂2：45份单体A、4份的单体B、0.5份的单体C和0.5份的单体D；重均分子量为9209，分子量分布系数为1.8；树脂3：45份单体A、4份的单体B、0.25份的单体C和0.75份的单体D；重均分子量为7199，分子量分布系数为2；树脂4：45份单体A、2.5份的单体B、1.25份的单体C和1.25份的单体D；重均分子量为5956，分子量分布系数为1.9；树脂5：42.5份单体A、4份的单体B、1.75份的单体C和1.75份的单体D；重均分子量为
6577，分子量分布系数为2；树脂6：47.5份单体A、1份的单体B、0.75份的单体C和0.75份的单体D；重均分子量为9655，分子量分布系数为1.1；树脂7：40份单体A、5份的单体B、1.5份的单体C和1份的单体D；重均分子量为6072，分子量分布系数为1.2；树脂8：46份单体A、2.5份的单体B、0.75份的单体C和0.75份的单体D；重均分子量为5516，分子量分布系数为1.5；所述的树脂1
‑
8中，所述的单体A为所述的单体B为所述的单体C为所述的单体D为6.如权利要求1
‑
5中任一项所述的树脂，其特征在于，所述的树脂通过如下方法制得：将所述的单体A、所述的单体B、所述的0.25
‑
2.5份的单体C和所述的0.25
‑
2.5份的单体D在有机溶剂中进行聚合反应，得到所述的树脂。7.如权利要求6所述的树脂，其特征在于，所述的树脂满足如下一个或多个条件：(1)所述的聚合反应中，所述的单体A、所述的单体B、所述的单体C和所述的单体D的总重量与所述的有机溶剂的重量比优选为0.46:1
‑
1.2:1，例如0.50:1、0.51:1、0.52:1或0.53:1；(2)所述的聚合反应中，所述的有机溶剂为芳烃类溶剂、醚类溶剂、甲基乙基酮、丙二醇单甲醚乙酸酯和γ
‑
丁内酯中的一种或多种，例如丙二醇单甲醚乙酸酯；(3)所述的聚合反应在自由基引发剂存在下或通过加热的方式引发所述的聚合反应；当所述的聚合反应通过加热的方式引发聚合反应时，所述的聚合反应中，所述的聚合反应的温度优选50
‑
150℃，更优选60
‑
100℃，例如70℃。8.一种光刻胶组合物，其特征在于，所述的光刻胶组合物其由下述原料制得，所述的原料包括如下以重量份数计的组分：75
‑
95份的树脂、1.0
‑
10份的光产酸剂、1000
‑
2000份的溶剂、0.5
‑
3.0份的淬灭剂和表面活性剂；所述的树脂为如权利要求1
‑
7中任一项所述的树脂。9.如权利要求8所述的光刻胶组合物，其特征在于，所述的光刻胶组合物满足如下一个或多个条件：(1)所述的光刻胶组合物中，所述的树脂的份数为85
‑
95份，例如90份；(2)所述的光刻胶组合物中，所述的树脂的为如权利要求5所述的树脂1；(3)所述的光刻胶组合物中，所述的光产酸剂的份数为3
‑
10份，例如5份或7份；(4)所述的光刻胶组合物中，所述的光产酸剂为具有式(I)所示的化合物：
X+Y
‑
(I)，其中，X
+
为Y
‑
为为进一步优选为进一步优选为进一步优选为中的一种或多种；(5)所述的光刻胶组合物中，所述的溶剂的份数为1200
‑
1600份，例如1500份或1600份；(6)所述光刻胶组合...

【专利技术属性】
技术研发人员：王溯，方书农，徐森，林逸鸣，
申请(专利权)人：上海芯刻微材料技术有限责任公司，
类型：发明
国别省市：