[發明專利]用于光刻膠的主體成膜樹脂及其制備方法和應用

無效

• 申請號: 200710053666.3
• 申請日: 2007-10-26
• 公開（公告）號: CN101149561A
• 公開（公告）日: 2008-03-26
• 發明（設計）人: 李平;劉建國;劉和平
• 申請（專利權）人: 華中科技大學
• 主分類號: G03F7/004
• 分類號: G03F7/004;G03F7/027;G03F7/033
• 代理公司: 華中科技大學專利中心
• 代理人: 紀元;曹葆青

技術領域

一種用于光刻膠的主體成膜樹脂及其制備方法和應用，特別涉及的是在微電子制造過程中，所需光刻膠的主體成膜樹脂N-取代甲基丙烯酰胺與N-取代馬來酰亞胺的共聚物及其制備方法和應用。

背景技術

光刻膠(Photoresist)，又稱光致抗蝕劑，是指通過紫外光、電子束、粒子束、x-射線等的照射或輻照，其溶解度發生變化的耐蝕薄膜材料。光刻膠是完成微電子制造光刻工藝的關鍵性基礎材料，它決定著微電子技術的發展水平。光刻膠通常由成膜樹脂、感光劑、溶劑和一些添加劑組成，其最重要的兩個性能是靈敏度和分辨率，此外光刻膠的抗干蝕刻能力也很重要。根據曝光光源和輻射源的不同，光刻膠可分為紫外光刻膠、深紫外光刻膠(248nm光刻膠)、極紫外光刻膠(包括193nm和157nm光刻膠)、電子束膠、粒子束膠和x-射線膠等。

主體成膜樹脂是光刻膠的最主要成分之一，它的性能好壞對光刻膠性能有決定性的影響，它是光刻膠的骨架，是光刻膠的基礎材料。對于主體成膜樹脂，其主要的性能要求包括：

1.樹脂在常用的光刻膠溶劑中的溶解性要好，容易成膜；

2.樹脂結構中應含有適當的數量的羥基、羰基等官能團，使其與單晶硅片等基底材料有良好的結合力；含有適當數量的芳環或者脂環等，使其有良好的抗等離子體蝕刻能力(至少應與線性酚醛樹脂的相當)；

3.對于用于不同曝光波長的成膜樹脂，其對特定波長的紫外光要有良好的透過性(光學密度要小于0.45μm^-1)。

目前線性酚醛樹脂類聚合物仍然被廣泛用作紫外g-line(436nm)、i-line(365nm)、甚至深紫外(248nm)光刻膠的成膜樹脂，但是線性酚醛樹脂的玻璃化溫度(T_g)較低[隨聚合物分子量的不同，在70～120℃之間(Pro.SPIE，Vol.2438，pp.40～52，1995)]，存在耐熱性不足的缺點。而現在微電子加工工藝中的一些高溫環境，如多層光刻膠系統、離子注入技術等，就要求光刻膠圖形在200℃甚至更高的溫度下不變形；同時在化學增幅型光刻膠中，高T_g的樹脂可以降低光刻中烘時催化劑(質子)的遷移，提高光刻膠的分辨率。

為了提高主體成膜樹脂的T_g，早在1986年，S.Rechard?Turner等(Polym.Eng.Sci.，Vol.26，No.16，1986)制備了一系列烯烴與N-取代的馬來酰亞胺衍生物的交替共聚物作為光刻膠的成膜樹脂，Chiang等(J.Polym.Sci.：Part?A：Polym.Chem.，Vol.29，pp.399～410，1991)也合成了含硅的樹脂體系，這些成膜樹脂的T_g最高可達250℃，其結構式分別如I和II所示。

(R＝H、C₆H₅、C₆H₅OH等)???????????????????????????????????(R＝H、C₆H₅、C₆H₅OH等

(式I)?????????????????????????????????????????????????????????(式II)

本發明制備了一類具有更高T_g的酰胺-酰亞胺共聚物，從目前所得文獻看，未見其被用作光刻膠主體成膜樹脂的報道。

發明內容

本發明為了克服現有技術的光刻膠主體成膜樹脂玻璃化溫度較低及耐熱性不足的缺點，制備了N-取代甲基丙烯酰胺與N-取代馬來酰亞胺的共聚物樹脂。

本發明的N-取代甲基丙烯酰胺與N-取代馬來酰亞胺的共聚物樹脂，具有如下的結構單元：

式中R₁＝H、NH₂、OH、COOH、OOCCH₃或COOCCH₃，R₂＝OH、H、NH₂、COOH、OOCCH₃或COOCCH₃。

該聚合物樹脂的數均分子量在1×10²～1×10⁸之間，分子量分布系數在1～6之間，玻璃化溫度在255℃以上。

上述的共聚物樹脂的制備方法為：