[发明专利]一种氟代苯乙烯单体、含氟共聚物及在248nm深紫外光刻胶中的应用

说明书

技术领域

本发明涉及一种氟代苯乙烯单体、含氟共聚物成膜树脂和以该共聚物为基体树脂制备的光刻胶组合物，该类光刻胶适用于248nm深紫外化学增幅型正性光刻胶。

背景技术

光刻胶广泛应用于分立器件、LED、集成电路、TFT-LCD等微电子制造领域，影响着信息工程，能源环保，国防事业等重大领域，对高科技产业及国民经济发展起着十分重要的作用。光刻胶主要由树脂，光致产酸剂、添加剂及溶剂等组分构成，通过曝光、显影、刻蚀，去膜等工艺，将掩膜版上的图形转移到硅片等基板上。根据显影机理分为正性光刻胶和负性光刻胶，曝光后，光照部分显影时被洗掉的属于正胶，反之，则是负胶。

随着集成电路集成度的不断提高，要求器件的尺寸越来越小，逐渐向微米、亚微米及纳米级方向发展，这就要求曝光光源的波长不断减小，同时光刻胶在对应波长段有较高的透光率。曝光波长也由传统的宽谱、g线(436nm)、i线(365nm)向深紫外(248nm，193nm)、电子束(e-beam)和极紫外(EUV，13.5nm)方向发展。其中深紫外光刻引起了极大的关注，如248nm光刻，该条件下对应的光刻胶的分辨率可以达到0.1μm-0.25μm。

氟元素可以提高共聚物的耐热性和化学稳定性，此外，氟原子极化率低，使得含氟共聚物具有特殊的表面性能和光学性能。本发明在共聚物中引入氟代苯乙烯结构单元，并以该共聚物为基体树脂制备成248nm深紫外光刻胶，改善了光刻胶的热性能、化学稳定性、表面张力和透光率。本树脂在248nm深紫外正性化学增幅型光刻胶中应用性能良好。

发明内容

本发明的目的是设计出一款结构新颖的共聚物，并应用于248nm深紫外正性化学增幅型光刻胶中，以达到改善光刻胶热性能、化学稳定性、表面张力和透光率等综合性能的目的。

它的设计思路是：利用含氟元素的氟代苯乙烯单体与含有酸敏基团的(甲基)丙烯酸酯类单体及其他单体通过自由基共聚制备树脂，并应用于248nm深紫外光刻胶中，以达到提高共聚物和光刻胶性能的目的。

本发明的技术方案：一种含氟共聚物及248nm深紫外光刻胶的制备，具体步骤为：

(1)在装有搅拌器、冷凝管和温度计的四口烧瓶中，加入反应单体，引发剂，溶剂。单体溶液在N2保护作用下，加热至50-70℃并反应20-24个小时；

(2)将温度升到70-80℃，向上述体系中加入2％-7％甲醇钠和甲醇，继续反应，并且每隔一个小时，补加一次甲醇，反应5-8个小时。

(3)将树脂滴加到用去离子水中，得到白色沉淀物，抽滤后置于65℃真空烘箱中烘干得到白色共聚物粉末。

(4)将步骤3中的共聚物与光致产酸剂、碱性添加剂、流平剂、溶剂等按照一定的比例混合，制备248nm深紫外光刻胶；

(5)将光刻胶涂膜，软烘，曝光，中烘，显影等工艺，得到光刻图案。

附图说明

图1为应用例1中248nm深紫外光刻胶的SEM图。

图2为应用例2中248nm深紫外光刻胶的SEM图。

具体实施方式

实施例1

在装有搅拌器、冷凝管和温度计的500ml四口烧瓶中，加入50g对乙酰氧基苯乙烯(ASM)，4.99g五氟苯乙烯(FSt)，6.59g丙烯酸叔丁酯(BA)，14.92g甲基丙烯酸柏木醇酯(CA)，9.11偶氮二异丁腈(AIBN)和150g甲醇。单体溶液在N₂保护作用下，加热至70℃并反应20个小时。然后，将温度升到80℃，向上述体系中加入甲醇钠和甲醇，继续反应，并且每隔一个小时，补加一次甲醇，6个小时后，停止反应。将树脂滴加到用去离子水中，得到白色沉淀物，抽滤后置于65℃真空烘箱中烘干得到白色共聚物粉末。用甲醇溶解共聚物，并将共聚物溶液滴加到去离子水中，得到白色沉淀，抽滤后置于65℃真空烘箱中烘干得到纯化的白色共聚物粉末。

将10-30份四元共聚物与0.2-1份三苯基锍鎓三氟甲基磺酸盐、0.01-0.2份三辛胺、0.01-0.15份流平剂加入到丙二醇甲醚醋酸酯中制备成固含10-25％的248nm深紫外光刻胶；

光刻胶涂膜后，90℃条件下烘90s，曝光能量30mj/cm²，曝光后120℃条件下烘烤90s，四甲基氢氧化铵显影液显影60s，得到光刻图案，见图1。

实施例2