一种星型分子玻璃成膜树脂与光刻胶及其制备方法技术

本发明专利技术公开一种星型分子玻璃成膜树脂，以及基于三嗪环的分子玻璃光刻胶，以及星型分子玻璃成膜树脂的制备方法，属于半导体微电子化学技术领域。所述分子玻璃光刻胶含有星型分子玻璃成膜树脂、光致产酸剂(PAG)、助剂和溶剂。所述星型分子玻璃成膜树脂是以三嗪环为核，三个胆酸衍生物为支链的星型单分子树脂。本发明专利技术的星型分子玻璃成膜树脂分子量单一，玻璃化温度(Tg)高；以该成膜树脂配合光致产酸剂(PAG)、助剂和溶剂所制得的正型光刻胶可以满足大规模集成电路的光刻工艺要求。另外本发明专利技术所采用的核心原料三嗪化合物以及胆酸衍生物均源于国产，可以从源头上彻底解决半导体光刻胶及其原料的卡脖子问题。原料的卡脖子问题。原料的卡脖子问题。

【技术实现步骤摘要】
一种星型分子玻璃成膜树脂与光刻胶及其制备方法


[0001]本专利技术涉及一种用于光刻胶的树脂，特别是一种星型分子玻璃成膜树脂；本专利技术还涉及利用该星型分子玻璃成膜树脂的光刻胶及其制备方法，属于半导体微电子化学


技术介绍

[0002]光刻胶又被称光致抗蚀剂，是指在紫外光、电子束、离子束、X
‑
射线等的照射或辐射下溶解度发生变化的耐蚀刻薄膜材料。近年来随着电子电器产品的小型化，轻量化和便携化的趋势，超大规模集成电路芯片的集成度越来越高，半导体芯片的光刻曝光光源波长不断缩短，从365nm(i
‑
line)发展到248nm(KrF)、193nm(ArF)、13nm(EUV)。为提高光刻胶的灵敏度，目前主流的KrF、ArF、EUV光刻胶均采用了化学放大型光敏树脂。DUV光刻胶树脂配方一般由酸敏基团、极性基团等功能基团组成。通常为了满足抗蚀刻的标准，在树脂结构中通常含有酯环结构的大分子抗刻蚀基团，比如金刚烷、降冰片烷等结构，但是当聚合物中引入刚性结构基团后，在显影工艺时，容易产生树脂溶解性问题，导致在曝光区产生小块残留，在线条边缘产生不规则锯齿；并且因为传统半导体光刻胶成膜树脂相对分子质量大、分子量分布较宽导致高精度线条容易坍塌。另外半导体光刻胶的单体大部分原料控制在日本、德国和美国的化工巨头手里，因此即使利用进口单体合半导体光刻胶并不能从源头上解决卡脖子问题。

技术实现思路

[0003]本专利技术的目的是针对现有光刻胶的不足，以及为彻底解决半导体光刻胶及其原料卡脖子问题，提供了一种能更好地提高产品的分散性和溶解抑制效果的星型分子玻璃成膜树脂。
[0004]本专利技术所的另一个目的是提供一种基于三嗪环的分子玻璃光刻胶及其制备方法。
[0005]本专利技术提供如下技术方案：本专利技术是一种星型分子玻璃成膜树脂，其特点是：该星型分子玻璃成膜树脂的结构式如下式(I)所示：
[0006][0007]式(I)中，R1，R2为H，OH，或者
[0008]本专利技术所述的星型分子玻璃成膜树脂，其进一步优选的技术方案是：该星型分子玻璃成膜树脂是由共聚单体在溶剂中进行共聚反应制备而成；所述共聚单体为摩尔比为2∶1～3∶1的胆酸衍生物和三嗪化合物。
[0009]本专利技术所述的星型分子玻璃成膜树脂，其进一步优选的技术方案是：所述溶剂选自四氢呋喃、N
‑
甲基吡咯烷酮、丙二醇甲醚乙酸酯、甲苯、二甲苯、二氯甲烷、二氯乙烷、三氯乙烷、氯仿、二氧六环、二甲基甲酰胺、丙酮、环戊酮、环己酮、丙酮、甲基乙基酮、甲基异丁基酮中的至少一种。
[0010]本专利技术所述的星型分子玻璃成膜树脂，其进一步优选的技术方案是：所述的胆酸衍生物单体是指具有化学通式(II)所示的结构的至少一种化合物：
[0011][0012]式(II)中，R3，R4为H，O，或者OH；
[0013]所述三嗪化合物是指具有化学通式(III)所示的化合物：
[0014][0015]其中R5，R6，R7为Cl，F，Br或H，但不能全部为H。
[0016]本专利技术还提供了一种如以上技术方案中任何一项所述星型分子玻璃成膜树脂的制备方法，其包含如下步骤：
[0017](1)在惰性气体状态下将胆酸衍生物和三嗪化合物溶于溶剂；
[0018](2)搅拌中缓慢滴加三乙胺产生沉降；
[0019](3)反应完成后用去离子水猝灭；
[0020](4)用乙酸乙酯萃取；萃取次数优选3次；
[0021](5)用饱和浓盐水洗涤；
[0022](6)过滤、干燥滤饼，得到成膜树脂。
[0023]本专利技术还提供了一种基于三嗪环的分子玻璃光刻胶，其特点是：所述分子玻璃光刻胶是由以上技术方案中任何一项所述的星型分子玻璃成膜树脂或者所述方法制得的星型分子玻璃成膜树脂为原料，与光致产酸剂PAG、助剂、溶剂共混而成的组合物。
[0024]本专利技术所述的基于三嗪环的分子玻璃光刻胶，其进一步优选的技术方案是：所述光致产酸剂PAG选自：二苯基碘鎓三氟甲磺酸盐、二苯基碘鎓樟脑磺酸盐、二苯基碘鎓全氟
‑1‑
丁磺酸盐、二苯基碘鎓全氟辛烷磺酸盐、4
‑
甲氧苯基苯基碘鎓三氟代甲烷磺酸盐、双(4
‑
叔丁苯基)碘鎓四氟硼酸盐、双(4
‑
叔丁基苯)碘鎓六氟磷酸盐、双(4
‑
叔丁苯基)碘鎓三氟甲磺酸盐、双(4
‑
叔丁基苯基)碘鎓全氟
‑1‑
丁烷磺酸盐、双(4
‑
叔丁基苯基)碘鎓樟脑磺酸盐、双(4
‑
叔丁基苯基)碘鎓全氟辛烷磺酸盐、三苯基锍六氟磷酸盐、三苯基锍鎓三氟甲基磺酸盐、三苯基锍鎓樟脑磺酸盐、三苯基锍鎓全氟
‑1‑
丁基磺酸盐、三苯基锍鎓全氟辛烷磺酸盐、
4
‑
甲氧苯基苯基碘鎓三氟代甲烷磺酸盐、对
‑
甲苯基二苯基锍鎓三氟甲磺酸盐、对甲苯基二苯基锍全氟辛烷磺酸盐、对甲苯基二苯基锍全氟
‑1‑
丁烷磺酸盐、对甲苯基二苯基锍樟脑磺酸盐、2，4，6
‑
三甲基苯基二苯基锍三氟代甲烷磺酸盐、4
‑
叔
‑
丁基苯基二苯基锍三氟代甲烷磺酸盐、4
‑
苯基苯硫基二苯基锍六氟代磷酸盐、1
‑
(2
‑
萘酰甲基)硫醇鎓三氟代甲烷磺酸盐、4
‑
羟基
‑1‑
萘基二甲基锍三氟代甲烷磺酸盐、2
‑
甲基
‑
4，6
‑
双(三氯代甲基)
‑
1，3，5
‑
三嗪、双(苯基磺酰基)重氮甲烷、双(4
‑
氯代苯基磺酰基)重氮甲烷、双(对
‑
甲苯基磺酰基)重氮甲烷、双(4
‑
叔
‑
丁基苯基磺酰基)重氮甲烷、双(2，4
‑
二甲苯基磺酰基)重氮甲烷、双(环己基磺酰基)重氮甲烷、(苯甲酰)(苯基磺酰基)重氮甲烷、对
‑
甲苯磺酸1
‑
苯甲酰
‑1‑
苯基甲酯(所谓的安息香甲苯磺酸酯)、三甲烷磺酸1，2，3
‑
苯三基酯、对
‑
甲苯磺酸2，6
‑
二硝基苯甲酯、对
‑
甲苯磺酸2
‑
硝基苯甲酯、对
‑
甲苯磺酸4
‑
硝基苯甲酯、N
‑
(苯基磺酰基氧)丁二酰亚胺、N
‑
(三氟代甲基磺酰基氧)丁二酰亚胺、N
‑
(全氟
‑1‑
丁烷磺酸)丁二酰亚胺、N
‑
(全氟辛烷磺酸)丁二酰亚胺、N
‑
(全氟
‑1‑
丁烷磺酸)邻苯二甲酰亚胺、N
‑...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种星型分子玻璃成膜树脂，其特征在于：该星型分子玻璃成膜树脂的结构式如下式(I)所示：式(I)中，R1，R2为H，OH，或者2.根据权利要求1所述的星型分子玻璃成膜树脂，其特征在于：该星型分子玻璃成膜树脂是由共聚单体在溶剂中进行共聚反应制备而成；所述共聚单体为摩尔比为2∶1～3∶1的胆酸衍生物和三嗪化合物。3.根据权利要求2所述的星型分子玻璃成膜树脂，其特征在于：所述溶剂选自四氢呋喃、N
‑
甲基吡咯烷酮、丙二醇甲醚乙酸酯、甲苯、二甲苯、二氯甲烷、二氯乙烷、三氯乙烷、氯仿、二氧六环、二甲基甲酰胺、丙酮、环戊酮、环己酮、丙酮、甲基乙基酮、甲基异丁基酮中的至少一种。4.根据权利要求2所述的星型分子玻璃成膜树脂，其特征在于：所述的胆酸衍生物单体是指具有化学通式(II)所示的结构的至少一种化合物：
式(II)中，R3，R4为H，O，或者OH；所述三嗪化合物是指具有化学通式(III)所示的化合物：其中R5，R6，R7为Cl，F，Br或H，但不能全部为H。5.一种如权利要求1
‑
4中任何一项所述星型分子玻璃成膜树脂的制备方法，其特征在于，其包含如下步骤：(1)在惰性气体状态下将胆酸衍生物和三嗪化合物溶于溶剂；(2)搅拌中缓慢滴加三乙胺产生沉降；(3)反应完成后用去离子水猝灭；(4)用乙酸乙酯萃取；(5)用饱和浓盐水洗涤；(6)过滤、干燥滤饼，得到成膜树脂。6.一种基于三嗪环的分子玻璃光刻胶，其特征在于：所述分子玻璃光刻胶是由权利要求1
‑
3中任何一项所述的星型分子玻璃成膜树脂或者权利要求4所述方法制得的星型分子玻璃成膜树脂为原料，与光致产酸剂PAG、助剂、溶剂共混而成的组合物。7.根据权利要求6所述的基于三嗪环的分子玻璃光刻胶，其特征在于：所述光致产酸剂PAG选自：二苯基碘鎓三氟甲磺酸盐、二苯基碘鎓樟脑磺酸盐、二苯基碘鎓全氟
‑1‑
丁磺酸盐、二苯基碘鎓全氟辛烷磺酸盐、4
‑
甲氧苯基苯基碘鎓三氟代甲烷磺酸盐、双(4
‑
叔丁苯基)碘鎓四氟硼酸盐、双(4
‑
叔丁基苯)碘鎓六氟磷酸盐、双(4
‑
叔丁苯基)碘鎓三氟甲磺酸盐、双(4
‑
叔丁基苯基)碘鎓全氟
‑1‑
丁烷磺酸盐、双(4
‑
叔丁基苯基)碘鎓樟脑磺酸盐、双(4
‑
叔丁基苯基)碘鎓全氟辛烷磺酸盐、三苯基锍六氟磷酸盐、三苯基锍鎓三氟甲基磺酸盐、三苯基锍鎓樟脑磺酸盐、三苯基锍鎓全氟
‑1‑
丁基磺酸盐、三苯基锍鎓全氟辛烷磺酸盐、4
‑
甲氧苯基苯基碘鎓三氟代甲烷磺酸盐、对
‑
甲苯基二苯基锍鎓三氟甲磺酸盐、对甲苯基二苯基锍全氟辛烷磺酸盐、对甲苯基二苯基锍全氟
‑1‑
丁烷磺酸盐、对甲苯基二苯基锍樟脑磺酸盐、2，
4，6
‑
三甲基苯基二苯基锍三氟代甲烷磺酸盐、4
‑
叔
‑
丁基苯基二苯基锍三氟代甲烷磺酸盐、4
‑
苯基苯硫基二苯基锍六氟代磷酸盐、1
‑
(2
‑
萘酰甲基)硫醇鎓三氟代甲烷磺酸盐、4
‑
羟基
‑1‑
萘基二甲基锍三氟代甲烷磺酸盐、2
‑
甲基
‑
4，6
‑
双(三氯代甲基)
‑
1，3，5
‑<...

【专利技术属性】
技术研发人员：曾伟，
申请(专利权)人：南通林格橡塑制品有限公司，
类型：发明
国别省市：