[发明专利]化学增幅型含硅I-线紫外负性光刻胶及其成膜树脂

说明书

技术领域

本发明涉及一种光刻胶及其成膜树脂，特别涉及一种含硅共聚物成膜树脂以及利用这种成膜树脂配制而成的用于以I-线（365nm）紫外光为曝光光源的高分辨率紫外（UV）负性化学增幅型光刻胶组合物。

背景技术

光刻胶是大规模集成电路工业中进行光刻过程的关键功能材料，其中含有的成膜树脂又是光刻胶中的重要组成部分。成膜树脂的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300～600nm之间，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。

根据光刻工艺的不同，光刻胶又分为正性光刻胶与负性光刻胶两大类。所谓正性光刻胶是指在光刻过程中光刻胶薄膜上，图形曝光的部分最后被显影液洗去，留下未曝光的部分形成图形。而负性光刻胶与此相反，在光刻过程中，光刻胶薄膜上未曝光的部分在显影时被洗去，而曝光的部分形成图形。化学增幅型负性光刻胶一般由成膜剂、光致酸、交联剂、溶剂、阻溶剂以及流平剂等组成。

在实际光刻工艺中，负性光刻胶是因为曝光区在光的作用下而发生交联等化学反应而不溶于显影液中而形成图形。由于负性光刻胶具有分辨率高、抗刻蚀性优秀等特点，因此应用范围比较广。随着大规模集成电路工业的飞速发展，集成电路产品及品种的多样化，光刻工艺的不断改进，对光刻工艺过程中使用的关键功能材料，特别是光刻胶的要求也更高，种类及性能也要多样化、专门化。负性光刻胶至今仍在不断的改进、发展和完善中。

发明内容

本发明提供一种含硅共聚物成膜树脂以及利用这种成膜树脂配制而成的用于以I-线（365nm）紫外光为曝光光源的高分辨率紫外（UV）负性化学增幅型光刻胶组合物，目的是为IC制造行业提供一支高分辨率的I-线负性光刻胶并有效提高现有光刻胶与基材硅片的粘附性，增加曝光区的交联度，降低其在显影液中的溶解性，从而增加曝光区与非曝光区对比度，以获得更好的图形。

为达到上述目的，本发明采用的第一种技术方案是：一种成膜树脂，由共聚单体在自由基引发剂存在的条件下，于溶剂中进行共聚合反应制备而成，其所述成膜树脂的分子量为2000～100000，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%～40%；

所述取代苯乙烯是符合化学通式（                                                ）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（）式所示：

        （）；

式中：R₂是H、CH₃或CF₃；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。

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（）和（）的化合物中的至少一种：

              （）；

式中：R₆和R₇各自独立地是H、碳原子数为1～20的烷基、碳原子数为1～20的烷氧基、或，R₈是H或碳原子数为1～10的烷基，R₉是H或碳原子数为1～10的烷基，o=0～8；

            （）

式中：R₁₀是H或CH₃；R₁₁是H、碳原子数为1～20的烷基、碳原子数为3～8的环烷基、碳原子数为1～20的羟基烷基、甘油基、乙氧乙基、、、、或者，R₁₂是H或碳原子数为1～10的烷基，R₁₃是H或碳原子数为1～10的烷基，q=0～8。