(19)中华人民共和国国家知识产权局
(12)发明专利申请
(10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 201811620801.2
(22)申请日 2018.12.28
(71)申请人 厦门恒坤新材料科技股份有限公司
地址 361000 福建省厦门市海沧区东孚镇
山边路389号
(72)发明人 肖楠 宋里千 王静
(74)专利代理机构 厦门市精诚新创知识产权代
理有限公司 35218
代理人 赖秀华还我至尊
(51)Int.Cl.
C08F 220/20(2006.01)
C08F 220/18(2006.01)
G03F 7/16(2006.01)
(54)发明名称
(57)摘要
本发明属于半导体及集成电路领域，具体公
开了一种含立方烷的丙烯酸酯系成膜树脂和ArF
胶含有成膜树脂以及光致产酸剂，所述成膜树脂
由质量分数为20-60％的具有式(1)所示结构的
单元单体Ⅰ和质量分数为40-80％的具有式(2)所
示结构的单元单体Ⅱ共聚得到，R 1和R 1各自独立
地为氢原子或甲基，R 2为酸敏基团。本发明提供
的光刻胶具有较好的耐刻蚀性，在光刻过程中无
需采用硬掩模层，采用新的光刻工艺来替代硬掩
模工艺，不仅能够省去硬掩模层，而且还能够达
到与原工艺相当甚至更好的耐刻蚀性能。此外，
本发明提供的光刻工艺只需要使用后续光刻的
旋转匀胶机，不需要CVD机台，而达到降低材料成
本和生产时间的目的。权利要求书2页 说明书7页 附图1页CN 109679020 A 2019.04.26
C N 109679020
A
1.一种含立方烷的丙烯酸酯系成膜树脂，其特征在于，所述含立方烷的丙烯酸酯系成膜树脂由质量分数为20-60％的单元单体Ⅰ和质量分数为40-80％单元单体Ⅱ共聚得到，所述单元单体Ⅰ具有式(1)所示的结构，所述单元单体Ⅱ具有式(2)所示的结构：
2013年山东高考数学其中，R1和R1各自独立地为氢原子或甲基，R2为酸敏基团且其结构选自下列结构式系列(3)中的任意一种：
其中，X为甲基或乙基，表示与主体结构中氧的连接键。
2.根据权利要求1所述的含立方烷的丙烯酸酯系成膜树脂，其特征在于，所述单元单体Ⅱ选自以下物质中的至少一种：叔丁醇(甲基)丙烯酸酯、环戊醇(甲基)丙烯酸酯、环己醇(甲基)丙烯酸酯、异冰片(甲基)丙烯酸酯、2-甲基-2-金刚烷醇(甲基)丙烯酸酯、2-乙基-2-金刚烷醇(甲基)丙烯酸酯、叔丁氧羰基(甲基)丙烯酸酯、四氢呋喃-2-羟基-(甲基)丙烯酸酯、2-羰基-四氢呋喃-3-羟基-(甲基)丙烯酸酯、四氢吡喃-2-羟基-(甲基)丙烯酸酯、2-羰基-四氢吡喃-3-羟基-(甲基)丙烯酸酯。
食品包装纸种类3.根据权利要求1或权利要求2所述的含立方烷的丙烯酸酯系成膜树脂，其特征在于，所述含立方烷的丙烯酸酯系成膜树脂为二元共聚物、三元共聚物或者四元共聚物；所述含立方烷的丙烯酸酯系成膜树脂的重均分子量为15000-50000，分子量分布为1.5-3.0。
4.一种ArF光刻胶，其特征在于，所述ArF光刻胶含有权利要求1-3中任意一项所述的含立方烷的丙烯酸酯系成膜树脂以及光致产酸剂。
5.根据权利要求4所述的ArF光刻胶，其特征在于，所述光致产酸剂为离子型光致产酸剂和/或非离子型光致产酸剂，所述离子型光致产酸剂为碘鎓盐和/或硫鎓盐，所述非离子型光致产酸剂选自有机卤素化合物、重氮砜和亚胺磺酸酯中的至少一种。
6.根据权利要求4或5所述的ArF光刻胶，其特征在于，所述ArF光刻胶中还含有添加剂和/或溶剂；优选地，以所述ArF光刻胶的总重量为基准，所述含立方烷的丙烯酸酯系成膜树脂的含量为10-35wt％，所述光致产酸剂的含量为0.5-5wt％，所述添加剂和溶剂的总含量为60-85wt％；优选地，所述添加剂选自流平剂、增塑剂、溶解速度增强剂和光敏剂中的至少一种，所述溶剂选自环己酮、双丙酮醇、乙酸乙酯、乙二醇单甲醚、乙二醇单甲醚醋酸酯和二
丙二醇单甲醚中的至少一种。
三苯基氢氧化锡7.权利要求4-6中任意一项所述的ArF光刻胶的制备方法，其特征在于，该方法包括将所述含立方烷的丙烯酸酯系成膜树脂、光致产酸剂以及任选的添加剂和溶剂混合均匀，接着依次用孔径为20-50nm的第一过滤器和孔径为2-20nm的第二过滤器过滤，所述第一过滤器的孔径大于所述第二过滤器的孔径。
8.一种光刻方法，其特征在于，该方法包括：
涂抗反射层：用匀胶机在晶圆衬底上涂覆抗反射层材料以形成抗反射层； 匀胶：将权利要求4-6中任意一项所述的ArF光刻胶涂覆在上述抗反射层表面以形成光刻胶层；
烘烤：在所述匀胶机的热板腔体中于120-150℃烘烤80-150秒；
冷却：在所述匀胶机的冷板腔体中冷却至室温；
曝光：用光刻机曝光以将掩膜板上的图形复制到所述光刻胶层上；
烘烤：在所述匀胶机的热板腔体中于90-120℃烘烤90-130秒；
显影：用显影机将曝光后的光刻胶完全显影和冲洗。
9.根据权利要求8所述的光刻方法，其特征在于，涂覆所述光刻胶的方式为旋涂。
10.根据权利要求8所述的光刻方法，其特征在于，所述光刻胶层的厚度为0.1μm-1.0μm；所述曝光的波长为193nm。
含立方烷的丙烯酸酯系成膜树脂和ArF光刻胶及其制备方法
和光刻方法促进就业法
技术领域
[0001]本发明属于半导体及集成电路领域，具体涉及一种含立方烷的丙烯酸酯系成膜树脂和ArF光刻胶及其制备方法和光刻方法。
背景技术
[0002]在半导体及集成电路制造的光刻工艺中，当关键尺寸(CD)小于90nm时，将会使用到ArF光刻胶。通常在ArF光刻胶和衬底(substrate)之间，需要使用非晶碳化合物(a-carbon)和氮氧化硅(SiON)作为硬掩模(hard mask)层来提高耐刻蚀性能，再搭配ArF的抗反射层来提高解析度。具体光刻工艺如图1中a所示，首先，在衬底(substrate)上依次形成非晶碳层(a-carbon)、氮氧化硅层(SiON)、抗反射层(BARC)和图案化的ArF光刻胶层(ArF PR)；以所述图案化的ArF光刻胶层作为掩膜，对所述抗反射层进行刻蚀，形成图案化的抗反射层，去除所述图案化的ArF光刻胶层；以所述图案化的抗反射层作为
掩膜，对所述氮氧化硅层进行蚀刻，形成图案化的氮氧化硅层，去除所述图案化的抗反射层；以所述图案化的氮氧化硅层作为掩膜，对所述非晶碳层进行蚀刻，形成图案化的非晶碳层，去除所述图案化的氮氧化硅层；以所述图案化的非晶碳层作为掩膜，对所述衬底进行蚀刻，形成图案化的衬底，去除所述图案化的非晶碳层。因此，开发一种具有优异耐刻蚀性能的ArF光刻胶，在光刻过程中不需要采用硬掩模层，将缩短工艺路程，达到降低材料成本和生产时间的目的。
发明内容
[0003]本发明旨在提供一种具有优异耐刻蚀性能的含立方烷的丙烯酸酯系成膜树脂和ArF光刻胶及其制备方法和光刻方法。
[0004]具体地，本发明提供了一种含立方烷的丙烯酸酯系成膜树脂，其中，所述含立方烷的丙烯酸酯系成膜树脂由质量分数为20-60％的单元单体Ⅰ和质量分数为40-80％单元单体Ⅱ共聚得到，所述单元单体Ⅰ具有式(1)所示的结构，所述单元单体Ⅱ具有式(2)所示的结构：
[0005]
[0006]其中，R1和R1各自独立地为氢原子或甲基，R2为酸敏基团且其结构选自下列结构式系列(3)中的任意一种：
文天祥传
[0007]
[0008]其中，X为甲基或乙基，表示与主体结构中氧的连接键。
[0009]优选地，所述单元单体Ⅱ选自以下物质中的至少一种：叔丁醇(甲基)丙烯酸酯、环戊醇(甲基)丙烯酸酯、环己醇(甲基)丙烯酸酯、异冰片(甲基)丙烯酸酯、2-甲基-2-金刚烷醇(甲基)丙烯酸酯、2-乙基-
2-金刚烷醇(甲基)丙烯酸酯、叔丁氧羰基(甲基)丙烯酸酯、四氢呋喃-2-羟基-(甲基)丙烯酸酯、2-羰基-四氢呋喃-3-羟基-(甲基)丙烯酸酯、四氢吡喃-2-羟基-(甲基)丙烯酸酯、2-羰基-四氢吡喃-3-羟基-(甲基)丙烯酸酯。
[0010]优选地，所述含立方烷的丙烯酸酯系成膜树脂为二元共聚物、三元共聚物或者四元共聚物。
[0011]优选地，所述含立方烷的丙烯酸酯系成膜树脂的重均分子量为15000-50000，分子量分布为1.5-3.0。
[0012]本发明还提供了一种ArF光刻胶，所述ArF光刻胶含有上述含立方烷的丙烯酸酯系成膜树脂以及光致产酸剂。
[0013]优选地，所述光致产酸剂为离子型光致产酸剂和/或非离子型光致产酸剂，所述离子型光致产酸剂为碘鎓盐和/或硫鎓盐，所述非离子型光致产酸剂选自有机卤素化合物、重氮砜和亚胺磺酸酯中的至少一种。
[0014]优选地，所述ArF光刻胶中还含有添加剂和/或溶剂。
[0015]优选地，以所述ArF光刻胶的总重量为基准，所述含立方烷的丙烯酸酯系成膜树脂的含量为10-35wt％，所述光致产酸剂的含量为0.5-5wt％，所述添加剂和溶剂的总含量为60-85wt％。
[0016]优选地，所述添加剂选自流平剂、增塑剂、溶解速度增强剂和光敏剂中的至少一种，所述溶剂选自环己酮、双丙酮醇、乙酸乙酯、乙二醇单甲醚、乙二醇单甲醚醋酸酯和二丙二醇单甲醚中的至少一种。
[0017]本发明提供的ArF光刻胶的制备方法包括将所述含立方烷的丙烯酸酯系成膜树脂、光致产酸剂以及任选的添加剂和溶剂混合均匀，接着依次用孔径为20-50nm的第一过滤器和孔径为2-20nm的第二过滤器过滤，所述第一过滤器的孔径大于所述第二过滤器的孔径。其中，本发明对所述混合均匀的方式没有特别的限定，例如，可以为往洁净的塑料容器中加入所述含立方烷的丙烯酸酯系成膜树脂、光致产酸剂以及任选的添加剂和溶剂，之后将该塑料容器固定在机械振荡器上，在室温下震荡10-48小时，以使得各组分充分溶解。[0018]如图1中b所示，本发明提供的光刻方法包括：
[0019]涂抗反射层：用匀胶机在晶圆衬底(substrate)上涂覆抗反射层材料以形成抗反射层(BARC)；
[0020]匀胶：将上述ArF光刻胶涂覆在抗反射层表面以形成光刻胶层；
[0021]烘烤：在所述匀胶机的热板腔体中于120-150℃烘烤80-150秒；
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