[发明专利]化学增幅型高分辨率含硅I-线紫外光刻胶及其成膜树脂

说明书

技术领域

本发明涉及一种紫外光刻胶，特别涉及一种含硅共聚物成膜树脂以及利用该成膜树脂配制而成的用于以I-线(365nm)紫外光为曝光光源的化学增幅型正性紫外光刻胶组合物。

背景技术

光刻胶是大规模集成电路工业中进行光刻工艺过程的关键功能材料。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。

传统的紫外(UV)曝光光源为高压汞灯，其光波波长在600～300nm之间，其主要光谱包括g-线(436nm)，h-线(405nm)和I-线(365nm)。在光刻工艺中分辨率与曝光波长成反比(R＝kλ/NA)，即曝光波长越短分辨率越高。因此，在紫外曝光的光刻工艺中I-线光刻胶可获得较高的分辨率。传统的紫外光刻胶是以酚醛醛树脂为成膜剂，以DNQ(重氮萘醌)为基础的光敏剂在合适的溶剂中配制而成，其分辨率一般在2.0～1.0微米左右。为了提高紫外光刻胶的分辨率，人们对酚醛树脂树脂和光敏剂都作了大量的改进，其分辨率可达0.8～0.5μm范围，但是现有技术再也无法进一步突破光刻胶的分辨率。

发明内容

本发明提供一种高分辨率含硅I-线紫外光刻胶组合物，目的是使I-线(354nm)紫外光刻胶的分辨率可达0.35-0.25μm范围。

为达到上述目的，本发明采用的第一种技术方案是：一种含硅共聚物成膜树脂，由共聚单体在自由基引发剂存在的条件下，溶剂中进行共聚合反应制备而成，所述成膜树脂的分子量为4000～100000，分子量分布为1.4～2.8；所述共聚单体主要为下列质量百分含量的化合物：

取代苯乙烯                  40％～90％；

含硅丙烯酸酯类偶联剂        0.5％～20％；

含酸敏基团单体              5％～60％；

所述取代苯乙烯是符合化学通式(I)的至少一种化合物：

式中，R₁是H、乙酰基或者丙酰基；m＝1或2；

所述含硅丙烯酸酯类偶联剂的化学通式如(II)式所示：

式中：R₂是H或CH₃；R₃是碳原子数为1～20的烷基；R₄是碳原子数为1～20的烷基；R₅是OH、碳原子数为1～20的烷基或碳原子数为1～20的烷氧基；n＝1～8；

所述含酸敏基团单体是符合化学通式(III)式和(IV)中的至少一种化合物：

式中：R₆是H、CH₃或CF₃；R₇是

或者其中，R_x是甲基或乙基；

式中：R₈是：或者其中R_y是甲基或乙基。

为达到上述目的，本发明采用的第二种技术方案是：主要由下列质量份的材料组成：

I-线光致酸        10份；

成膜树脂          1～3份；

溶剂              60～120份；

所述溶剂是丙二醇甲醚醋酸酯、丙二醇单醋酸醚、丙二醇单乙醚、丙二醇甲醚醋酸酯、二缩乙二醇甲醚、二缩乙二醇乙醚、醋酸丁酯、醋酸新戊酯、乳酸乙酯、甲基乙基酮和甲基异丁基酮中的至少一种。

上述技术方案中的有关内容解释如下：

1、上述方案中，所述共聚单体中还包含质量百分含量为1％～40％的符合化学通式(V)和(VI)中的至少一种化合物；

式中：R_w是H、碳原子数为1～20的烷基或者碳原子数为1～20的烷氧基；R_z是H、碳原子数为1～20的烷基、碳原子数为1～20的烷氧基、或者HO(CH₂)₂O-；

式中：R₉是H或CH₃，R₁₀是H、碳原子数为1～20的烷基或者碳原子数为1～20的烷氧基。

2、上述方案中，所述取代苯乙烯是对羟基苯乙烯、对乙酰氧基苯乙烯、间羟基苯乙稀、间乙酰氧基苯乙烯、3，4-二羟基苯乙烯、3，4-二乙酰氧基苯乙烯、3，5-二羟基苯乙烯和3，5-二乙酰氧基苯乙烯中的至少一种。