[发明专利]一种交联型丙烯酸酯类共聚物及其光刻胶

说明书

本发明公开了一种交联型丙烯酸酯类共聚物及其光刻胶，通过引入交联型单体，制备出具有交联度可控地三维网状结构的丙烯酸酯共聚物，利用该共聚物制备得到的光刻胶不仅能够满足实际量产工艺的要求(密集的line/space图形在最佳光刻条件下分辨率达到140纳米)，而且与同等含碳量非交联型的光刻胶对比，三维网状的树脂结构能够有效调整光刻胶的抗刻蚀性能，满足刻蚀工艺中对刻蚀比的要求。

技术领域

本发明涉及一种具有光酸敏感的交联型丙烯酸酯类共聚化合物及其光刻胶，尤其指用于形成光刻图形，具有高分辨率、高灵敏度、工艺容忍性强等性能的化学增强型正性光刻胶材料。

背景技术

光刻胶是光刻工艺中最关键的材料，在光刻工艺中，通过将透过掩膜版的光投影在光刻胶上，激发光刻胶发生化学反应，再经过烘烤和显影最终形成精细的图形。光刻胶作为阻挡层，其在工艺中所形成的图形质量的好坏、性能的优劣不仅对光刻工艺窗口具有重大影响，而且对提升刻蚀工艺、离子注入工艺的冗余起到了决定性作用。

光刻胶通常由成膜树脂、光敏剂、溶剂和添加剂组成。根据曝光区域的光刻胶在显影过程中的去除或保留，可以将其分为正性光刻胶和负性光刻胶两大类，正性光刻胶受到光照辐射的区域能够在显影液中溶解，而负性光刻胶则正好相反。化学增强型光刻胶于20世纪80年代由Ito等人提出后，现在已广泛应用于各技术节点的光刻工艺，化学增强型光刻胶通过曝光后的烘烤过程，可以有效促进光酸与聚合物上的不稳定基团发生反应，产生新的酸，并改变聚合物的极性，这样不仅能够有效增强显影对比度，并且能够提高光刻胶的分辨率。

目前，丙烯酸酯类化学增强型光刻胶由于其工艺合成简单、灵敏度和分辨率高等优点，已被广泛应用到深紫外光刻工艺(如248纳米、193纳米)，248纳米光刻胶在实际量产中已能够满足130-180纳米分辨率的工艺要求。然而开发综合性能优良、工艺适应性强的248纳米光刻胶仍然具有较大的挑战。

发明内容

鉴于现有技术中存在的上述问题，本发明提供了一种交联型丙烯酸酯类共聚物及其光刻胶，通过引入交联型单体，制备出具有交联度可控的三维网状结构的丙烯酸酯共聚物，利用该共聚物制备得到的光刻胶不仅能够满足实际量产工艺的要求(密集的line/space图形在最佳光刻条件下分辨率达到140纳米)，而且与同等含碳量非交联型的光刻胶对比，三维网状的树脂结构能够有效调整光刻胶的抗刻蚀性能，满足刻蚀工艺中对刻蚀比的要求。

本发明所述交联型丙烯酸酯类共聚物为三元或以上共聚物，至少由以下单体聚合而成：

i)一种或多种具有间隔基的交联单体，

ii)一种或多种具有亲水性基团的单体，

iii)一种或多种具有光酸不稳定基团的单体；

其中至少有一种单体为丙烯酸酯类单体。

优选地，本发明所述交联型丙烯酸酯类共聚物为三元或四元共聚物。

进一步，所述具有间隔基的交联单体可选自芳香类、酯类、酰胺类、羧酸酯类、醚类双烯化合物，如：脂肪族双烯、二烯基醚、二烯基酯、二烯基酸酐酯、二烯基醇、二烯基缩醛、芳香族双烯、环双烯、桥环双烯；优选地，所述具有间隔基的交联单体选自如下所列的具有交联能力的双烯化合物：

进一步，所述具有亲水性基团的单体中的亲水性基团可选自羟基、羧酸基、磺酸基、磷酸基及其衍生物基团；优选地，所述具有亲水性基团的单体选自丙烯酸或丙烯酸酯类化合物，进一步优选地，所述具有亲水性基团的单体选自下列化合物：

进一步，所述具有光酸不稳定基团的单体可选自羧酸酯类、缩醛类、特丁氧羰酰类光酸活性化合物；优选地，所述具有光酸不稳定基团的单体选自下列化合物：