[发明专利]含碱性香豆素结构的聚合物树脂及其光刻胶组合物

说明书

本发明提出了含碱性香豆素结构的聚合物树脂及其光刻胶组合物，涉及一系列含碱性香豆素结构的聚合物树脂的合成方法及包含该聚合物树脂的光刻胶材料的制备方法。本发明将碱性香豆素结构引入光刻胶主体树脂中，该树脂既可以满足化学光刻胶基本树脂的要求，又可以作为吸光剂和碱性添加剂，能够有效地改善光刻图形分辨率和形貌。该光刻胶主要应用于大规模集成电路光刻技术中，如紫外、深紫外、极紫外及电子束等光刻技术中，尤其适用于248nm光刻技术。

技术领域

本发明涉及光刻胶，具体涉及一系列含碱性香豆素结构的聚合物树脂的合成方法及包含该聚合物树脂的光刻胶组合物的制备方法，属于光刻胶技术领域。

背景技术

光刻胶根据在显影过程中曝光区域的去除或保留，分为正性光刻胶和负性光刻胶。其中正性光刻胶，曝光区域的光刻胶发生光化学反应，溶解于显影液中，而未曝光区域仍然保留在衬底上，将与掩膜版上相同的图形复制到衬底上。相反，负性光刻胶曝光区域的光刻胶因交联固化而不溶于显影液，将与掩膜版上相反的图形复制到衬底上。

光刻胶根据作用机理不同一般又分为非化学放大光刻胶(non-CAR)和化学放大光刻胶(CAR)。早期紫外光刻技术中使用的多是非化学放大光刻胶。Non-CAR指的是光刻胶本身在UV或DUV照射下直接发生化学反应，反应后与反应前在显影液中呈现较大的溶解度差异而实现图形的转移，但这种光刻胶的反应效率比较低。20世纪80年代初，基于化学放大光刻胶的光刻过程大大加快了光刻技术的发展。化学放大指的是在光的作用下，通过光产酸剂(PAG)的分解产生强酸，在热作用下将光刻胶树脂中对酸敏感的基团分解成碱可溶的基团，并在显影液中通过溶解度差异而部分溶解，获得光刻图案。

现今深紫外光刻胶主要是由化学放大光刻胶组成。其成膜树脂主要是高分子材料组成，如部分保护的聚对羟基苯乙烯(APEX类)、对羟基苯乙烯-丙烯酸酯共聚物(ESCAP类)、丙烯酸酯类共聚物(PMMA类)等。通常深紫外光刻胶除了包含主体树脂和光致产酸剂外，还会添加相应的吸光剂、碱性添加剂来对光刻抗反射性能及光刻图形对比度进行调配已获得更高分辨率和更好光刻形貌。

发明内容

本发明的目的之一在于：提供一系列含碱性香豆素结构的聚合物树脂及其合成方法。

本发明的另一目的在于：提供上述包含碱性香豆素结构的聚合物单体的高分子聚合物的光刻胶材料在大规模集成电路光刻工艺中的应用。

本发明提供的光刻胶树脂成分至少包含碱性香豆素结构，该光刻胶树脂通过包含碱性香豆素单体与其他烯类单体或丙烯酸酯类单体共聚而成。烯类单体选自对羟基苯乙烯、苯乙烯、羟基保护的对羟基苯乙烯，丙烯酸酯类单体选自甲基丙烯酸酯、丙烯酸甲酯、丙烯酸叔丁酯。

含碱性香豆素结构的共聚物的结构通式如下：

其中R₁为H或甲基，R₂为H或含1～10个碳原子的直链、支链或环状烃类；X和Y为含0～10个碳原子的直链、支链、环状烃类或醚类结构；R₃和R₄为H或含1～10个碳原子的直链或支链烃类结构；R₅、R₆为H或含1～5个碳原子的直链、支链烃类结构；R₇为含1～10个碳原子的直链、支链或环状烃类结构；R₈为1～10个碳原子的直链、支链、环状烃类结构或等结构，其中R₁₀为1～10个碳原子的直链、支链、环状烃类结构。

香豆素单体通式如下：