CN117148669A - 一种euv光刻胶及其制备方法和应用 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种EUV光刻胶及其制备方法和应用。本发明的EUV光刻胶组合物包括以下组分：以重量份数计的55‑75份式A化合物、光致产酸剂、有机碱及有机溶剂。该EUV光刻胶组合物具有低曝光剂量、高分辨率及低LER值，有良好的应用前景。式中L：
Description
技术领域
本发明属于光刻胶技术领域，具体涉及一种EUV光刻胶及其制备方法和应用。
背景技术
随着现代半导体技术的不断发展，及其在电子设备，通信设备信息安全及娱乐设备等各领域的广泛应用，使其成为当今世界最有活力的技术领域，广泛渗透到我们工作及生活的各个方面。而集成电路的制作又是半导体产业的核心领域，每一次集成电路的更新换代，都离不开光刻技术的更迭，光刻技术的发展历史就是集成电路的发展历史，光刻技术的水平决定着集成电路的制造水平。
光刻的原理是在硅片表面覆盖一层具有高度光敏感性光刻胶，再用光线(一般是紫外光、深紫外光、极紫外光)透过掩模照射在硅片表面，被光线照射到的光刻胶会发生反应。此后用特定溶剂洗去被照射/未被照射的光刻胶，就实现了电路图从掩模到硅片的转移。光刻技术经历了接触/接近、等倍投影、缩小步进投影、扫描步进投影曝光方式的变革，曝光波长从300至450nm的全谱曝光、到436nm的G-线、365nm的I-线、248nm KrF激光，到现在应用最广泛193nm ArF激光，再到目前正被广泛研究的13.5nm极紫外光、电子束和x-射线，制造节点由0.5mm、0.1mm、90nm到30nm，甚至更低。极紫外光刻与传统的光学光刻不同的是具有极低的波长。然而绝大多数元素都对极紫外光有很强的吸收，使得传统的长波长光刻胶不适用于极紫外光刻，因此需要研发新的极紫外光刻胶体系。新换代都会促进相关领域巨大的进步。光刻技术是集成电路制造中最关键的技术之一，每一代光刻技术的成功运用都极大的推动了集成电路的发展，使集成电路的集成度越来越高，成本越来越低。光刻技术就是对涂覆在半导体基片表面的光刻胶材料进行曝光，将掩膜上的精细几何图形转移到半导体基片上的工艺流程。光刻图形的分辨率越来越高，也就是集成电路集成度越来越高，关键尺寸越来越小。
目前半导体业界达成共识，极紫外光刻技术(Extreme Ultraviolet，EUV，13.5nm)是最有可能实现的下一代光刻技术。13.5nm的曝光波长，最终的分辨率将只是受限于光刻胶的材料性能。利用EUV光刻能够产生分辨率更高的电路图，大大提高集成电路的集成密度和电子器件的性能。研究适用于EUV光刻技术的光刻胶和光刻工艺成为光刻研究的热点和难点。
EUV光刻胶必须具有低吸光率、高透明度、高抗蚀刻性、高分辨率(小于22nm)、高灵敏度、低曝光剂量(小于10mJ/cm2)、高的环境稳定性、低产气作用和低的线边缘粗糙度(小于1.5nm)等特性。EUV光刻胶的发展一直受限于三个因素：分辨率、线边缘粗糙度和光敏性，这三者一般存在一个相互制约的关系。在早期的光刻技术中，高分子光刻胶应用最多，因此首先将高分子光刻胶体系应用于EUV光刻。但其本身分子体积大，光刻图形的分辨率不能小于其分子的体积，因此线边缘粗糙度较高且分辨率低，为了达到更高的分辨率，小分子光刻胶体系的研发得到了广泛的关注，特别是分子玻璃体系。分子玻璃是一种具有较高玻璃态转变温度的小分子有机化合物，集聚合物与小分子的优点于一身，分子量单分散，呈现出无定形态，有很高的热稳定性。经过近几年的发展，基于分子玻璃的光刻胶主体材料已经取得了一定的成果，并且已经证明基于这类材料的EUV光刻胶材料将会有很大的发展空间。因此有必要开发不同类型的基于分子玻璃的光刻胶主体材料。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是为了克服EUV光刻胶种类少的缺陷，从而提供了一种EUV光刻胶及其制备方法和应用。本发明所提供的EUV光刻胶能够应用于极紫外光刻技术，具备低曝光剂量，高分辨率及低LER值的特点，具备广泛的应用前景。
本发明提供了一种EUV光刻胶组合物，其包括以下组分：以重量份数计的55-75份式A化合物、光致产酸剂、有机碱及有机溶剂；
所述式A化合物如下所示：
式中L：
R'：正丁基(n-Bu)。
本发明中，所述的式A化合物以重量份数计可为55-75份，优选55-65份。
本发明中，所述的光致产酸剂可以为EUV光刻胶领域中常规的光致产酸剂，可为：
本发明中，所述的光致产酸剂以重量份数计可以为本领域常规的份数，优选1.0-12份，更优选8-10份。
本发明中，所述的有机溶剂可以为EUV光刻胶领域中常规的有机溶剂，优选为酯类溶剂，例如乳酸乙酯。
本发明中，所述的有机溶剂以重量份数计可以为本领域常规的份数，优选1500-2500份，更优选1700-2000份。
本发明中，所述的有机碱可以为EUV光刻胶领域中常规的有机碱，优选为有机弱碱，例如三辛胺。
本发明中，所述的有机碱以重量份数计可以为本领域常规的份数，优选0.2-1.0份，更优选0.5份。
本发明中，所述的光致产酸剂优选以重量份数计1.0-12份的
所述的有机碱优选以重量份数计0.2-1.0份的三辛胺；
所述的有机溶剂优选以重量份数计1500-2500份的乳酸乙酯。
所述EUV光刻胶的各组分，优选其以下以下组分组成：上述式A化合物、上述光致产酸剂、上述有机溶剂和上述有机碱。
所述EUV光刻胶组合物，其以以下任一组的组分组成；
EUV光刻胶组合物1：65份的式A化合物、9份的2000份的乳酸乙酯和0.5份的三辛胺；
EUV光刻胶组合物2：55份的式A化合物、3份的1500份的乳酸乙酯和0.5份的三辛胺；
EUV光刻胶组合物3：60份的式A化合物、5份的1700份的乳酸乙酯和0.5份的三辛胺；
EUV光刻胶组合物4：70份的式A化合物、7份的2100份的乳酸乙酯和0.5份的三辛胺；
EUV光刻胶组合物5：75份的式A化合物、12份的2500份的乳酸乙酯和0.5份的三辛胺；
EUV光刻胶组合物6：71份的式A化合物、9份的2000份的乳酸乙酯和0.5份的三辛胺；
EUV光刻胶组合物7：67份的式A化合物、9份的2000份的乳酸乙酯和0.5份的三辛胺；
EUV光刻胶组合物8：55份的式A化合物、9份的2000份的乳酸乙酯和0.5份的三辛胺。
本发明还提供一种EUV光刻胶组合物的制备方法，其包括以下步骤：将所述的EUV光刻胶组合物的各组分混，即可。
所述的混合，还可进一步包括过滤步骤。所述的过滤的方式可以为本领常规的方式，优选采用超高分子聚乙烯滤膜过滤。所述的超高分子聚乙烯滤膜的孔径优选为0.2μm。
本发明还提供了一种利用极紫外光刻技术形成图形的方法，其包括如下步骤：
步骤1：将上述的EUV光刻胶组合物涂覆在基材表面，烘烤，得到光刻胶层；
步骤2：对步骤1得到的EUV光刻胶层进行曝光，烘培，显影，得到光刻胶图形。
步骤1中，所述的基材可为本领域常规的基材，优选为硅片。所用硅片优选为8英寸硅片。
步骤1中，所述的涂覆的方法可为本领域常规的方法，优选旋转涂布器旋涂。
步骤1中，所述的EUV光刻胶层的厚度可为本领域常规的厚度，优选80nm。
步骤1中，所述的烘烤的温度可为本领域常规的烘烤温度，优选100-130℃，例如120℃。
步骤1中，所述的烘烤的时间优选50-70秒，例如60秒。
步骤2中，所述的烘烤的温度可为本领域常规的烘烤温度，优选100-130℃，例如120℃。
步骤2中，所述的烘烤的时间优选50-70秒，例如60秒。
步骤2中，所述的显影可为本领域常规的操作，一般使用的显影剂为四甲基氢氧化铵(TMAH)水溶液，例如质量分数为2.38％的TMAH水溶液。
在符合本领域常识的基础上，上述各优选条件，可任意组合，即得本发明各较佳实例。
本发明所用试剂和原料均市售可得。
本发明的积极进步效果在于：本发明提供了一种新的EUV光刻胶组合物，其具有低曝光剂量、高分辨率及低LER值，有良好的应用前景。
具体实施方式
下面通过实施例的方式进一步说明本发明，但并不因此将本发明限制在所述的实施例范围之中。下列实施例中未注明具体条件的实验方法，按照常规方法和条件，或按照商品说明书选择。
式A化合物的制备
式中L：
R'：正丁基(n-Bu)
式A化合物的制备方法，参照专利CN102093431B中有机锡氧簇合物的合成中[BuSnO(OOCL)]6的合成。
下述实施例或对比例中，EUV光刻胶组合物均按照下述方法制备。
样品测试：使用匀胶机将EUV光刻胶组合物1～8及比较例样1～6分别涂布在8英寸硅片上，随后120℃烘烤60s，经测试得到膜厚80nm。随后进行EUV曝光，继续120℃烘烤60s。随后将硅片浸入2.38％的四甲基氢氧化铵(TMAH)水溶液中显影。
最佳曝光(Eop)定义为在200nm 1:1线条-和-空间图案的顶部和底部提供1:1分辨率的曝光剂量(μC/cm2)。
抗蚀剂的最大分辨率定义为可以在最佳曝光下分辨和分离的线条-和-空间图案的最小线宽。
LER测定：在SEM下测量100nm线条-和-空间图案。
基于在SEM下对抗蚀剂图案截面的观察结果，视觉判断图案轮廓是否为直角形。
实施例1-8及对比例1-6
EUV光刻胶组合物的制备方法：将EUV光刻胶的各组分按表1比例混合后，经0.2μm的UPE滤膜过滤后得到相应的正型EUV光刻胶，其中光产酸剂为有机溶剂为乳酸乙酯；有机碱为三辛胺。
表1
由表可知，所制得的EUV光刻胶，曝光剂量为30-40μC/cm2，抗蚀剂的最大分辨率为35nm-45nm，LER值为3.0-4.0，所得的图案为矩形。
Claims (10)
1.一种EUV光刻胶组合物，其包括以下组分：以重量份数计的55-75份式A化合物、光致产酸剂、有机碱及有机溶剂；
所述式A化合物如下所示：
式中L：
R'：正丁基。
2.如权利要求1所述的EUV光刻胶组合物，其特征在于，所述的EUV光刻胶组合物满足下述条件中的一种或多种：
(1)所述的光致产酸剂为
(2)所述的有机溶剂为酯类溶剂，例如乳酸乙酯；和
(3)所述的有机碱为有机弱碱，例如三辛胺。
3.如权利要求1所述的EUV光刻胶组合物，其特征在于，所述的EUV光刻胶组合物满足下述条件中的一种或多种：
(1)所述的式A化合物以重量份数计为55-75份，优选55-65份；
(2)所述的光致产酸剂以重量份数计为1.0-12份，优选8-10份；
(3)所述的有机溶剂以重量份数计为1500-2500份，优选1700-2000份；和
(4)所述的有机碱以重量份数计为0.2-1.0份，优选0.5份。
4.如权利要求1所述的EUV光刻胶组合物，其特征在于，所述的EUV光刻胶组合物满足下述条件中的一种或多种：
(1)所述的光致产酸剂以重量份数计1.0-12份的
(2)所述的有机碱以重量份数计0.2-1.0份的三辛胺；和
(3)所述的有机溶剂以重量份数计1500-2500份的乳酸乙酯。
5.如权利要求1-4中任一项所述的EUV光刻胶组合物，其特征在于，其以下以下组分组成：所述的式A化合物、所述的光致产酸剂、所述的有机溶剂和所述的有机碱。
6.如权利要求1所述的EUV光刻胶组合物，其特征在于，其以以下任一组的组分组成；
EUV光刻胶组合物1：65份的式A化合物、9份的2000份的乳酸乙酯和0.5份的三辛胺；
EUV光刻胶组合物2：55份的式A化合物、3份的1500份的乳酸乙酯和0.5份的三辛胺；
EUV光刻胶组合物3：60份的式A化合物、5份的1700份的乳酸乙酯和0.5份的三辛胺；
EUV光刻胶组合物4：70份的式A化合物、7份的2100份的乳酸乙酯和0.5份的三辛胺；
EUV光刻胶组合物5：75份的式A化合物、12份的2500份的乳酸乙酯和0.5份的三辛胺；
EUV光刻胶组合物6：71份的式A化合物、9份的2000份的乳酸乙酯和0.5份的三辛胺；
EUV光刻胶组合物7：67份的式A化合物、9份的2000份的乳酸乙酯和0.5份的三辛胺；
EUV光刻胶组合物8：55份的式A化合物、9份的2000份的乳酸乙酯和0.5份的三辛胺。
7.一种EUV光刻胶组合物的制备方法，其特征在于，其包括以下步骤：将如权利要求1-6中任一项的EUV光刻胶组合物的各组分混合，即可。
8.如权利要求7所述的EUV光刻胶组合物的制备方法，其特征在于，所述的混合，还进一步包括过滤步骤；所述的过滤的方式采用超高分子聚乙烯滤膜过滤；所述的超高分子聚乙烯滤膜的孔径为0.2μm。
9.一种利用极紫外光刻技术形成图形的方法，其特征在于，其包括如下步骤：
步骤1：将如权利要求1-6中任一项所述的EUV光刻胶组合物涂覆在基材表面，烘烤，得到光刻胶层；
步骤2：对步骤1得到的EUV光刻胶层进行曝光，烘培，显影，得到光刻胶图形。
10.如权利要求9所述的利用极紫外光刻技术形成图形的方法，其特征在于，所述的方法满足下述条件中的一种或多种：
(1)步骤1中，所述的基材为硅片，优选为8英寸硅片；
(2)步骤1中，所述的涂覆的方法为旋转涂布器旋涂；
(3)步骤1中，所述的EUV光刻胶层的厚度为80nm；
(4)步骤1中，所述的烘烤的温度为100-130℃，例如120℃；
(5)步骤1中，所述的烘烤的时间为50-70秒，例如60秒；
(6)步骤2中，所述的烘烤的温度为100-130℃，例如120℃；
(7)步骤2中，所述的烘烤的时间为50-70秒，例如60秒；和
(8)步骤2中，所述的显影为使用的显影剂为四甲基氢氧化铵水溶液，例如质量分数为2.38％的四甲基氢氧化铵水溶液。
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| CN202210576174.7A CN117148669A (zh) | 2022-05-24 | 2022-05-24 | 一种euv光刻胶及其制备方法和应用 |
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| CN202210576174.7A CN117148669A (zh) | 2022-05-24 | 2022-05-24 | 一种euv光刻胶及其制备方法和应用 |
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2022
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