用于光刻胶底部抗反射涂层的聚合物及制备方法和应用与流程

本发明涉及用于光刻胶底部抗反射涂层的聚合物及制备方法和应用，属于光刻胶。

背景技术：

1、光刻胶底部抗反射涂层（barc）介于光刻胶涂层和半导体基材之间，用来吸收多余的、到达光刻胶薄膜底部的曝光光线，避免或减少光反射，来达到消除驻波、提高线条形貌的目的。随着集成电路不断向精细化方向发展，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。随着光源波长越短，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会更加显著。因此，对抗反射涂层性能要求也越来越高。

2、从化学结构上看，抗反射涂层树脂结构，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。染料型小分子和热塑性高分子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。

3、但现有技术中，热固性高分子涂层树脂难以同时兼具高折光率（n）和高吸收率（k），限制了其应用。

技术实现思路

1、本发明针对现有技术存在的不足，提供一种用于光刻胶底部抗反射涂层的聚合物及制备方法和应用，所述聚合物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，减少驻波效应，显著提高光刻胶显影图案的分辨率。

2、本发明解决上述技术问题的技术方案如下：用于光刻胶底部抗反射涂层的聚合物，所述聚合物具有如下结构式：

3、；

4、a、b、c分别为聚合物中重复单元的质量分数，a选自1-10%，b选自10-80%，c选自10-80%，所述聚合物的重均分子量选自4000-10000da，分子量分散系数选自1.0-3.0。

5、优选的，所述聚合物的重均分子量选自6000-9000da，分子量分散系数选自1.0-2.0。

6、优选的，所述a选自5-10%，所述b选自30-60%，所述c选自30-60%。

7、本发明还公开了用于光刻胶底部抗反射涂层的聚合物的制备方法，所述制备方法为：将三种单体、催化剂、反应溶剂混合后，控制反应温度和反应时间，反应完毕，将体系滴加至不良溶剂中造粒得到所述的聚合物；

8、所述三种单体分别为四甲氧甲基甘脲、三（2-羟乙基）异氰尿酸酯、1,1-环丁基二甲酸。

9、进一步的，所述催化剂为对甲苯磺酸、硫酸、盐酸、三氯化铝、三氯化铁中的任意一种或几种组合。

10、优选的，所述催化剂为对甲苯磺酸。

11、进一步的，所述反应溶剂为2-羟基异丁酸甲酯、丙二醇单甲醚、丙二醇甲醚醋酸酯、苯甲醚、二甲苯、二丙二醇甲醚、异丙醚中的任意一种或几种组合。

12、优选的，所述反应溶剂为2-羟基异丁酸甲酯。

13、进一步的，所述反应温度为20-80℃，所述反应时间为3-20小时。

14、优选的，所述反应温度为50-70℃，所述反应时间为3-5小时。

15、进一步的，所述不良溶剂为甲醇、乙醇、异丙醇、水中的任意一种或几种组合。

16、优选的，所述不良溶剂为乙醇。

17、进一步的，所述催化剂用量为三种单体总质量的1-5%。

18、优选的，所述催化剂用量为三种单体总质量的1-2%。

19、本发明还公开了用于光刻胶底部抗反射涂层的聚合物的应用，所述聚合物应用于光刻胶底部抗反射涂层中。

20、本发明的有益效果是：

21、（1）本发明所述聚合物在193nm处具有很高的透明性，所含的四甲氧甲基甘脲基团增强了抗反射涂层与光刻胶薄膜的交联作用。涂布了抗反射涂层后，再将光刻胶薄膜涂布于抗反射涂层顶部的过程中，使得抗反射涂层连续地保留且不溶解在光刻胶的溶剂中，同时不产生其他副反应。

22、（2）本发明所述聚合物结构具有酸不稳定的羟基和醚键，有助于显影工艺期间的显影性以及涂层的去除。

23、（3）本发明所述聚合物结构含有三（2-羟乙基）异氰尿酸酯、1,1-环丁基二甲酸、四甲氧甲基甘脲三种单体。其中四甲氧甲基甘脲单体含有n原子、氧原子、碳氧双键，n原子、氧原子含有孤对电子，未公用的孤对电子会与碳氧双键有共轭效应；三（2-羟乙基）异氰尿酸酯含有n原子、氧原子、碳氧双键，也会有共轭效应；1,1-环丁基二甲酸中含有两个羰基，羰基可以吸引环丁基上的电子，使羰基上富含电子。三（2-羟乙基）异氰尿酸酯、1,1-环丁基二甲酸、四甲氧氧基甘脲三种单体通过共价键连接，形成一个大的共轭体系，使电子云密度更平均，化合物更稳定。大共轭体系的形成增加了化合物在紫外区域的吸收能力，可以有效阻止光刻胶辐射光穿透抗反射涂层，减少驻波效应，显著提高光刻胶显影图案的分辨率。

24、（4）本发明所述聚合物结构含有1,1-环丁基二甲酸，极性较大，增加了聚合物的极性，因此增加了聚合物与基板的亲和力和黏附性，改善涂覆性能。

25、（5）本发明所述聚合物的制备方法简单方便，更利于工业化应用。

技术特征：

1.用于光刻胶底部抗反射涂层的聚合物，其特征在于，所述聚合物具有如下结构式：

2.根据权利要求1所述用于光刻胶底部抗反射涂层的聚合物，其特征在于，所述聚合物的重均分子量选自6000-9000da，分子量分散系数选自1.0-2.0。

3.根据权利要求1所述用于光刻胶底部抗反射涂层的聚合物，其特征在于，所述a选自5-10%，所述b选自30-60%，所述c选自30-60%。

4.一种根据权利要求1-3任意一项所述用于光刻胶底部抗反射涂层的聚合物的制备方法，其特征在于，所述制备方法为：将三种单体、催化剂、反应溶剂混合后，控制反应温度和反应时间，反应完毕，将体系滴加至不良溶剂中造粒得到所述的聚合物；

5.根据权利要求4所述用于光刻胶底部抗反射涂层的聚合物的制备方法，其特征在于，所述催化剂为对甲苯磺酸、硫酸、盐酸、三氯化铝、三氯化铁中的任意一种或几种组合。

6.根据权利要求4所述用于光刻胶底部抗反射涂层的聚合物的制备方法，其特征在于，所述反应溶剂为2-羟基异丁酸甲酯、丙二醇单甲醚、丙二醇甲醚醋酸酯、苯甲醚、二甲苯、二丙二醇甲醚、异丙醚中的任意一种或几种组合。

7.根据权利要求4所述用于光刻胶底部抗反射涂层的聚合物的制备方法，其特征在于，所述反应温度为20-80℃，所述反应时间为3-20小时。

8.根据权利要求4所述用于光刻胶底部抗反射涂层的聚合物的制备方法，其特征在于，所述不良溶剂为甲醇、乙醇、异丙醇、水中的任意一种或几种组合。

9.根据权利要求4所述用于光刻胶底部抗反射涂层的聚合物的制备方法，其特征在于，所述催化剂用量为三种单体总质量的1-5%。

10.一种根据权利要求1-3任意一项所述用于光刻胶底部抗反射涂层的聚合物的应用，其特征在于，所述聚合物应用于光刻胶底部抗反射涂层中。

技术总结
本发明涉及光刻胶技术领域，具体涉及用于光刻胶底部抗反射涂层的聚合物及制备方法和应用，所述聚合物具有如下结构式：；a、b、c分别为聚合物中重复单元的质量分数，a选自1‑10%，b选自10‑80%，c选自10‑80%，所述聚合物的重均分子量选自4000‑10000Da，分子量分散系数选自1.0‑3.0。制备方法为：三种单体在溶剂中，经缩聚反应得到目标聚合物。所述聚合物可应用于光刻胶底部抗反射涂层，所述聚合物可有效阻止光刻胶辐射光穿透反射涂层，大幅提高光刻胶显影图案的分辨率。

技术研发人员：房立平,陈帅,张鹏程,张钊,朱晓利
受保护的技术使用者：中节能万润股份有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/4/17