[发明专利]含苯并噁嗪结构的共聚物成膜树脂及其深紫外负性化学增幅型光刻胶

说明书

技术领域

本发明涉及一种含有苯并噁嗪结构的共聚物成膜树脂(亦称“成膜剂”)的制备方法，以及利用这种成膜树脂配置而成的用于深紫外(DUV)负性化学增幅型光刻胶组合物。

背景技术

光刻胶，又称光致抗蚀剂，是指通过紫外光、准分子激光束、电子束、离子束、X射线等曝光源的照射或辐射，使其溶解度发生变化的耐蚀刻薄膜材料。光刻胶主要应用于电子工业中集成电路和半导体分立器件的微细加工过程中，它利用光化学反应，经曝光，显影将所需要的微细图形从掩膜板转移至待加工的基片上，然后进行刻蚀，扩散，离子注入，金属化等工艺。因此光刻胶是电子工业中关键性基础化工原料，其中成膜树脂又是光刻胶的重要组成部分，其化学及物理性能直接影响光刻胶在大规模集成电路工业中的使用效果。

根据光刻胶曝光后形成的图像，光刻胶可分为正性光刻胶和负性光刻胶两大类。所谓正性光刻胶是指在光刻工艺中，图层经曝光、显影后，曝光部分在显影液中溶解而未曝光部分保留下来形成图像的光刻胶；而负性光刻胶与此相反，其中被溶解的是未曝光部分，而曝光部分形成图像。负性化学增幅型光刻胶一般由成膜树脂，光致产酸剂，交联剂，溶剂，阻溶剂，流平剂等组成。其中成膜树脂在很大程度上对光刻胶的性能起着决定性作用。

在光刻胶的实际应用过程中，负性光刻胶是由于曝光部分发生交联反应，使其不溶于显影液中，它存在的最大问题主要是溶胀问题，在烘烤时出现膜的收缩以及热稳定性等问题。

中国专利文献公开了一种“深紫外负性光刻胶及其成膜树脂”(CN1818781A)，在一般以聚对羟基苯乙烯(PHS)为基础的成膜树脂配方中引入了可以与之共聚合的含硅的丙烯酸酯类偶联剂，进行共聚合制备成一类新的成膜树脂。这种新的成膜树脂组成光刻胶后，由于含硅丙烯酸酯类偶联剂单元的作用，增加了光刻胶与硅片之间的粘结性能。同时，也改善了抗干刻蚀的性能。光刻胶胶膜在光刻过程中，在曝光区，含硅丙烯酸酯偶联剂中存在的Si-OH基团以及Si-OR基团在光致酸产生的酸作用下形成的Si-OH基团将参与同交联剂的交联反应，进一步减少胶膜在显影液中的溶解性。这样就增加了曝光区与非曝光区对比度，而形成更加清晰的光刻图形。

发明内容

本发明的目的是提供一种结构稳定、耐热性良好的含苯并噁嗪的共聚物成膜树脂。

本发明的目的是这样是实现的：一种含苯并噁嗪结构的共聚物成膜树脂，由共聚单体在自由基引发剂存在的条件下，通过在溶剂中进行聚合反应，以及相应的后处理制备而成，共聚单体为：

(1)含羟基苯乙烯单体，40～90份重量；

化学通式：

式中：R＝H、缩醛、缩酮、乙酰基、硅烷基、呋喃基、特丁基、α-甲基苄基、丁内酯基、戊内酯基、乙烯基乙基、乙烯基特丁基；

(2)含苯并噁嗪结构的单体，5～40份重量；

化学通式：

R₁是乙烯基、马来酰亚胺基；R₂是甲基、乙基、苯基、对甲氧基苯基、对烯丙氧基苯基、马来酰亚胺基苯基；

(3)丙烯酸酯类单体或/和苯乙烯类单体，1～40份重量；

化学通式：

式中：R₄＝H、C₁-C₂₀烷基、C₁-C₂₀烷氧基、C₁-C₂₀芳基、C₁-C₂₀芳氧基；

R₅＝H、C₁-C₂₀烷基、C₁-C₂₀烷氧基、C₁-C₂₀芳基、C₁-C₂₀芳氧基；

Rx＝H、C₁-C₂₀烷基、C₁-C₂₀烷氧基、C₁-C₂₀芳基、C₁-C₂₀芳氧基；

Ry＝H、C₁-C₂₀烷基、C₁-C₂₀烷氧基、C₁-C₂₀芳基、C₁-C₂₀芳氧基；

共聚物成膜树脂的分子量为2000～40000，分子量分布为1.3～3。