一种193nm干法光刻胶用添加剂及其制备方法和应用技术

本发明专利技术公开了一种193nm干法光刻胶用添加剂及其制备方法和应用。具体公开了一种如式I所示的添加剂在光刻胶中的应用；所述光刻胶包括如下原料：如式I所示的添加剂、如式(L)所示的树脂、光致产酸剂和溶剂，所述添加剂的重均分子量为1000～3000；所述添加剂的重均分子量/数均分子量比值为1～5。本发明专利技术的应用可以使光刻胶形成具有优异敏感性和高分辨率的光刻胶膜微图案。刻胶膜微图案。刻胶膜微图案。

【技术实现步骤摘要】
一种193nm干法光刻胶用添加剂及其制备方法和应用


[0001]本专利技术涉及一种193nm干法光刻胶用添加剂及其制备方法和应用。

技术介绍

[0002]在使用ArF受激准分子激光作为光源的ArF干法光刻法中，在投影透镜和晶片衬底之间的空间充满水。根据该方法，即使使用具有1.0以上的NA的透镜，也可以利用水在193nm处的折射率来形成图案，并且此方法通常被称为浸没式光刻法。然而，由于光刻胶膜直接与水接触，光刻胶图案由于溶胀而可能变形或可能崩溃，或可能产生各种缺陷如气泡和水印。为此，亟需开发能改善该种情况的光刻胶树脂或添加剂。
[0003]在微电子工业以及其它工业包括微结构制造(比如，微型机器、磁电阻头等)中，一直都希望降低结构部件的尺寸。在微电子工业中，希望降低微电子设备的尺寸和/或为给定的芯片尺寸提供更多的电路数目。制造更小设备的能力受到光刻技术能否可靠分辨更小特征和间隙能力的限制。镜头性质使得产生更精细分辨率的能力在某些程度上受到形成光刻图案所用光波(或其它辐射)波长的限制。因此，光刻工艺中更短光波波长的应用一直都是正在推进的趋势。随着近年来大规模集成电路(Large Scale Integration,LSI)具有更高的集成度和更高的速度，需要光致光刻胶的准确微图案化。作为形成抗蚀图案中所用的曝光光源，ArF光源(193nm)或KrF光源(248nm)已被广泛使用。
[0004]虽然为193nm辐射用途已经设计了一些光刻胶组合物，但是由于不具备上述的一个或多个领域中的性能，这些组合物一般体现不出更短波长成像分辨率的真正优势。因此，亟需开发能够应用于较短波长辐射成像的(比如193nm的紫外辐射)并且具有良好显影性的光刻胶组合物。

技术实现思路

[0005]为了克服现有技术中短光波波长辐射成像在LSI中应用限制的问题，本专利技术提供了一种193nm干法光刻胶用添加剂及其制备方法和应用。本专利技术的添加剂用于光刻胶中，使光刻胶具有能够应用于较短波长辐射成像和具有良好显影性的优势。
[0006]本专利技术主要通过以下技术手段解决上述技术问题。
[0007]本专利技术提供了一种如式I所示的添加剂；所述添加剂的重均分子量为1000～3000，优选1500～2500，更优选1988；所述添加剂的重均分子量/数均分子量比值为1～5，优选1～2，更优选1.2；
[0008][0009]在某一方案中，所述的添加剂的制备方法，其优选包括以下步骤：
[0010]S1：有机溶剂中，将化合物B1与L
‑
酒石酸二甲酯和对甲苯磺酸进行缩醛反应，制得化合物C1(双环[3.2.1]辛烷
‑
2,4二酮
‑
L
‑
酒石酸二甲酯)即可；所述化合物B1为
[0011]S2：溶剂中，在碱的作用下，将所述化合物C1进行酯水解反应，制得化合物D1(双环[3.2.1]辛烷
‑
2,4二酮
‑
L
‑
酒石酸)即可；
[0012]S3：有机溶剂中，将所述化合物D1与4
‑
二甲基氨基吡啶进行聚合反应，制得如式I所示的添加剂即可。
[0013]S1中，所述有机溶剂可为本领域常规有机溶剂，优选芳烃类溶剂，例如甲苯。
[0014]S1中，所述化合物B1与所述L
‑
酒石酸二甲酯摩尔比可为本领域常规，优选1:(1～1.5)，例如1:1。
[0015]S1中，所述化合物B1与所述对甲苯磺酸摩尔比可为本领域常规，优选1：(0.02～0.04)，例如1:0.029。
[0016]S1中，所述缩醛反应的后处理步骤可为本领域常规后处理步骤，优选包括洗涤、干燥、过滤和除去溶剂的操作。所述洗涤的溶剂可为本领域常规，优选依次用碳酸氢钠水溶液、水和盐水进行洗涤。所述干燥优选硫酸镁干燥。
[0017]S1中，所述缩醛反应的反应时间以反应物反应完全为准，优选26小时～60小时，例如48小时。
[0018]S1中，所述缩醛反应的温度优选为溶剂常温常压下溶剂回流温度。
[0019]S2中，所述溶剂可为本领域常规溶剂，优选酮类溶剂，例如N
‑
甲基吡咯烷酮。
[0020]S2中，所述碱可为本领域常规碱，优选无机碱，例如氢氧化钾和/或氢氧化钠，优选氢氧化钾。
[0021]S2中，所述化合物C1与所述溶剂的摩尔体积比可为本领域常规，优选0.1～0.7mol/L，例如0.5mol/L。
[0022]S2中，所述碱优选以碱水溶液的形式参与到反应中。所述碱与水的质量比优选0.1:1～0.6:1，例如0.3:1。
[0023]S2中，所述酯水解反应结束后还可包括后处理步骤。所述后处理步骤可为本领域常规，优选包括中和和纯化的操作。所述纯化的步骤优选采用色谱柱法，更优选所述色谱柱法中醋酸乙酯作为洗脱剂。
[0024]S2中，所述酯水解反应的时间以反应不再进行为准，优选3小时～15小时，例如6小时。
[0025]S2中，所述酯水解反应的温度优选溶剂在常温常压下的回流温度。
[0026]S3中，所述有机溶剂可为本领域该类反应常用有机溶剂，优选酸酐类溶剂，例如醋酸酐。
[0027]S3中，所述4
‑
二甲基氨基吡啶与所述化合物D1摩尔比可为本领域常规，优选1:(900～1500)，例如1:1000。
[0028]S3中，所述有机溶剂与所述化合物D1的摩尔比可为本领域常规，优选3:1～7:1，例如5:1。
[0029]S3中，所述聚合反应的时间为以反应不再进行为准，优选3小时～20小时，例如6～
16小时。
[0030]S3中，所述聚合反应的温度可为本领域常规，优选100～200℃，例如130℃～190℃。
[0031]S3中，所述聚合反应分两步进行，第一步在100～140℃反应6～8小时，第二步温度升至160～200℃反应10～12小时；所述聚合反应分两步进行，优选第一步在130℃反应6小时，第二步温度升至190℃反应10小时。
[0032]S3中，所述聚合反应还可包括后处理步骤；所述后处理步骤可为本领域常规，优选包括溶解和纯化的操作。
[0033]本专利技术还提供了一种添加剂的制备方法，所述添加剂的制备方法如上所述。
[0034]本专利技术还提供了一种光刻胶，其包括如下原料：上述的如式I所示的添加剂、如式(L)所示的树脂、光致产酸剂和溶剂；
[0035][0036]所述的光刻胶中，所述的光致产酸剂的用量可为本领域常规，其中，以重量份计的份数优选为2～10份，例如4份。
[0037]所述的光刻胶中，所述的光致产酸剂可为本领域常规，优选为硫盐，例如
[0038]所述的光刻胶中，所述的如式(L)所示的树脂的重均分子量可为本领域常规，优选8000～9000，例如8500。
[0039]所述的光刻胶中，所述的如式(L)本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种光刻胶在光刻工艺中的应用，其特征在于，所述光刻胶包括如下原料：如式I所示的添加剂、如式(L)所示的树脂、光致产酸剂和溶剂；所述添加剂的重均分子量为1000～3000；所述添加剂的重均分子量/数均分子量比值为1～5；2.如权利要求1所述的应用，其特征在于，所述添加剂采用下列方法制得，其制备方法包括以下步骤：S1：有机溶剂中，将化合物B1与L
‑
酒石酸二甲酯和对甲苯磺酸进行缩醛反应，制得化合物C1即可；所述化合物B1为S2：溶剂中，在碱的作用下，将所述化合物C1进行酯水解反应，制得化合物D1即可；S3：有机溶剂中，将所述化合物D1与4
‑
二甲基氨基吡啶进行聚合反应，制得如式I所示的添加剂即可。3.如权利要求2所述的应用，其特征在于，所述添加剂的制备方法中，S1中，所述有机溶剂为芳烃类溶剂；和/或，所述添加剂的制备方法中，S1中，所述化合物B1与所述L
‑
酒石酸二甲酯摩尔比为1:(1～1.5)；和/或，所述添加剂的制备方法中，S1中，所述化合物B1与所述对甲苯磺酸摩尔为1：(0.02～0.04)；和/或，所述添加剂的制备方法中，S1中，所述缩醛反应的反应时间为26小时～60小时；和/或，所述添加剂的制备方法中，S2中，所述溶剂为酮类溶剂；和/或，所述添加剂的制备方法中，S2中，所述碱为无机碱；和/或，所述添加剂的制备方法中，S2中，所述化合物C1与所述溶剂的摩尔体积比为0.1～0.7mol/L；和/或，所述添加剂的制备方法中，S2中，所述酯水解反应的时间为3小时～15小时；和/或，所述添加剂的制备方法中，S3中，所述有机溶剂为酸酐类溶剂；和/或，所述添加剂的制备方法中，S3中，所述4
‑
二甲基氨基吡啶与所述化合物D1摩尔比为1:(900～1500)；和/或，所述添加剂的制备方法中，S3中，所述有机溶剂与所述化合物D1的摩尔比为3:1～7:1；和/或，所述添加剂的制备方法中，S3中，所述聚合反应的时间为3小时～20小时；和/或，所述添加剂的制备方法中，S3中，所述聚合反应的温度为100～200℃。
4.如权利要求2所述的应用，其特征在于，所述添加剂的制备方法中，S1中，所述有机溶剂为甲苯；和/或，所述添加剂的制备方法中，S1中，所述化合物B1与所述L
‑
酒石酸二甲酯摩尔比为1:1；和/或，所述添加剂的制备方法中，S1中，所述化合物B1与所述对甲苯磺酸摩尔为1:0.029；和/或，所述添加剂的制备方法中，S1中，所述缩醛反应的反应时间为48小时；和/或，所述添加剂的制备方法中，S2中，所述溶剂为N
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甲基吡咯烷酮；和/或，所述添加剂的制备方法中，S2中，所述碱为氢氧化钾和/或氢氧化钠；和/或，所述添加剂的制备方法中，S2中，所述化...

【专利技术属性】
技术研发人员：方书农，王溯，耿志月，崔中越，
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：