深紫外化学放大型负胶的顶部涂层组合物及其制备方法与流程

本申请涉及半导体，具体而言，涉及深紫外化学放大型负胶的顶部涂层组合物及其制备方法。

背景技术：

1、随着摩尔定律的不断延伸，大规模集成电路尺寸越来越小，单个芯片中晶体管数量也成比例的增加，芯片制造工艺的进步给对光刻胶的要求也越来越高。基于化学放大原理的正性与负性光刻胶被广泛地应用于深紫外248nm和193nm曝光波长。与采用线性高分子光酸催化脱保护机理的正胶相比，采用光酸催化树脂交联反应机理的负胶在热稳定性、耐刻蚀性、工艺敏感性、暗场掩膜下孤立线条性能均有其优势。

2、随着图案关键尺寸越来越小，负胶图案顶部容易出现一种微桥结构(micro-bridge)现象，如图1所示。该现象导致图案尺寸发生变化，严重者则会造成沟槽图案顶部发生桥接，继而造成后续刻蚀离子注入等工艺失效形成电路缺陷。

3、微桥结构通常可以通过光刻工艺的调整和光刻胶配方的调整得以减轻，但是随着图案尺寸的进一步减小，以及曝光能量的增加，微桥结构仍无法完全解决。

技术实现思路

1、发明人发现：微桥结构发生的原因是由于光学衍射作用，光刻胶体系过于敏感，产酸剂在光刻胶薄膜顶部过量分布，以及曝光能量过大造成产生较多的光酸等，造成曝光区顶部邻近区域发生过度交联而产生微桥结构。

2、本申请提供了深紫外化学放大型负胶的顶部涂层组合物及其制备方法，其能够降低微桥结构发生的概率。

3、第一方面，本申请实施例提供了一种深紫外化学放大型负胶的顶部涂层组合物，所述顶部涂层组合物包括含有碱性基团的聚合物。

4、在上述实施过程中，通过采用含有碱性基团的聚合物作为顶部涂层组合物的有效成分，其能够有效的中和光刻胶在曝光区顶部邻近区域所产生的过量光酸，降低曝光区顶部邻近区域过度交联的发生，进而能够降低微桥结构的发生概率，同时还能提高光刻胶曝光能量窗口。

5、作为一种可选的实施方式，所述碱性基团包括胺基。

6、作为一种可选的实施方式，所述聚合物还含有亲水基团；和/或

7、所述亲水基团包括羟基或羧基。

8、在上述实施过程中，亲水基团能够有利于聚合物被配置为溶液，也有利于在半导体制备过程中顶部涂层的去除。

9、作为一种可选的实施方式，所述聚合物由含胺基结构的丙烯酸酯类单体和亲水类单体聚合而成。

10、作为一种可选的实施方式，含胺基结构的所述丙烯酸酯类单体包括和/或其中r1包括h或者-ch3，r2和r3分别独立的选自h或者c1到c5烷基，r4包括h或者-ch3，r5和r6分别独立的选自h或者c1到c5烷基，m为1～10，，n为1～5；

11、所述亲水类单体包括(甲基)丙烯酸羟乙酯，(甲基)丙烯酸羟丙酯，(甲基)丙烯酸、聚乙二醇单(甲基)丙烯酸酯和n-乙烯基吡咯烷酮中的至少一种。

12、作为一种可选的实施方式，含胺基结构的所述丙烯酸酯类单体的摩尔占比为10％～60％；所述亲水类单体的摩尔占比为40％～90％。

13、在上述实施过程中，控制含胺基结构的所述丙烯酸酯类单体的摩尔占比为10％～60％、亲水类单体的摩尔占比为40％～90％，能够较好的起到中和光刻胶曝光区顶部临近区域过量酸的作用，同时不至于导致亲水类单体的摩尔占比过少，而导致其被配制为溶液和在半导体制备过程中去除顶部涂层的难度增大。

14、作为一种可选的实施方式，所述聚合物的重均分子量为2000～200000g/mol；和/或

15、所述聚合物的分子量分布为1～5。

16、作为一种可选的实施方式，所述顶部涂层组合物还包括表面活性剂。

17、第二方面，本申请实施例提供了一种深紫外化学放大型负胶的顶部涂层组合物的制备方法，所述顶部涂层组合物为第一方面所述的顶部涂层组合物，所述方法包括：

18、把待聚合单体和引发剂混合于溶剂，后进行聚合反应，得到聚合物；

19、把所述聚合物和其他组分进行混合，得到顶部涂层组合物。

20、作为一种可选的实施方式，所述引发剂包括热引发自由基引发剂；和/或

21、所述热引发自由基引发剂包括偶氮类引发剂和过氧化物类引发剂中的至少一种；和/或

22、所述溶剂包括丙酮、四氢呋喃、1,4-二氧六环、正丁醇、叔丁醇、乙二醇、丙二醇、γ-丁内酯、二甲基亚砜和n,n-二甲基甲酰胺中的至少一种；和/或

23、所述聚合反应的温度为60～100℃。

技术特征：

1.一种深紫外化学放大型负胶的顶部涂层组合物，其特征在于，所述顶部涂层组合物包括含有碱性基团的聚合物。

2.根据权利要求1所述的深紫外化学放大型负胶的顶部涂层组合物，其特征在于，所述碱性基团包括胺基。

3.根据权利要求1所述的深紫外化学放大型负胶的顶部涂层组合物，其特征在于，所述聚合物还含有亲水基团；和/或

4.根据权利要求1所述的深紫外化学放大型负胶的顶部涂层组合物，其特征在于，所述聚合物由含胺基结构的丙烯酸酯类单体和亲水类单体聚合而成。

5.根据权利要求4所述的深紫外化学放大型负胶的顶部涂层组合物，其特征在于，含胺基结构的所述丙烯酸酯类单体包括和/或其中r1包括h或者-ch3，r2和r3分别独立的选自h或者c1到c5烷基，r4包括h或者-ch3，r5和r6分别独立的选自h或者c1到c5烷基，m为1～10，n为1～5；

6.根据权利要求5所述的深紫外化学放大型负胶的顶部涂层组合物，其特征在于，含胺基结构的所述丙烯酸酯类单体的摩尔占比为10％～60％；所述亲水类单体的摩尔占比为40％～90％。

7.根据权利要求1所述的深紫外化学放大型负胶的顶部涂层组合物，其特征在于，所述聚合物的重均分子量为2000～200000g/mol；和/或

8.根据权利要求1所述的深紫外化学放大型负胶的顶部涂层组合物，其特征在于，所述顶部涂层组合物还包括表面活性剂。

9.一种深紫外化学放大型负胶的顶部涂层组合物的制备方法，其特征在于，所述顶部涂层组合物为权利要求1至8中任一项所述的顶部涂层组合物，所述方法包括：

10.根据权利要求9所述的深紫外化学放大型负胶的顶部涂层组合物的制备方法，其特征在于，所述引发剂包括热引发自由基引发剂；和/或

技术总结
深紫外化学放大型负胶的顶部涂层组合物及其制备方法，属于半导体技术领域；顶部涂层组合物包括含有碱性基团的聚合物；该顶部涂层组合物通过采用含有碱性基团的聚合物作为顶部涂层组合物的有效成分，其能够有效的中和光刻胶在曝光区顶部邻近区域所产生的过量光酸，降低曝光区顶部邻近区域过度交联的发生，进而能够降低微桥结构的发生概率，同时还能提高光刻胶曝光能量窗口。

技术研发人员：李海波,姚宇晨,王来,孙嘉,李冰,王文芳,董栋,张宁
受保护的技术使用者：北京科华微电子材料有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/16