[发明专利]改性的多环聚合物

说明书

本发明背景

1．技术领域

本发明涉及多环聚合物和其在照相平版印刷应用中的使用方法。本发明更具体涉及改性含官能侧基的多环聚合物和其在制造集成电路(IC)的光刻胶组合物中的用途。

2．背景

当今电子工业的趋势是日益需要更快且消耗较低能量的IC。为满足这些要求，IC必须是具有亚微米特征尺寸的高密度的。导线必须做得更细且排列更近。降低导线之间的间隔导致IC的效率同时提高，使储存容量更大且信息在计算机芯片上的加工速度更快。为获得更薄的线宽和更小的特征尺寸，需要更高的图形分辨率。

IC的图形形成通过本领域已知的各种平版印刷工艺进行。采用紫外(UV)光和渐深UV光或其它辐射的照相平板印刷是生产IC器件中使用的基本且重要的工艺。将感光聚合物膜(光刻胶)涂于基材表面(如薄片)并干燥。然后将包含所需图形信息的光掩模紧靠光刻胶膜放置。用包括UV光、电子束、x-射线或离子束的各种成像辐射之一经上面的光掩模照射光刻胶。在照射下曝光时，光刻胶发生化学变化并使溶解性改变。照射后，将基材浸入显影溶液中，使感光聚合物薄膜中的成像图形显影(即选择性除去曝光或未曝光区域)。根据所用光刻胶的类型或显影溶剂的极性，在显影过程中除去薄膜曝光或未曝光的区域，使下面的基材曝光，然后通过刻蚀方法除去或改变曝光的图形或不需要的基材物质，将所需的图形留在薄片的功能层上。余下的光刻胶物质起到阻止刻蚀的保护阻挡层的作用。除去余下的光刻胶物质即得图形化电路。刻蚀通等离子体刻蚀、溅射刻蚀和活性离子刻蚀(RIE)完成。

刻蚀通常包括将气体通入室中并在该气体存在下通过在两电极之间施加电压使气体电离。使用含有通过电压产生的离子物质的等离子体来刻蚀置于室中的基材。这些在等离子体中生成的离子物质作用于具有图形的基材上使其与表面物质相互作用形成可从表面除去的挥发性物质。活性离子刻蚀在基材中提供更好限定的垂直侧壁轮廓并使基材与基材之间的刻蚀更均匀。由于这些优点，活性离子刻蚀工艺在IC制造中已变成一种标准方法。

在制造高密度IC中，光刻胶膜的涂敷、曝光和显影是非常重要的。重要的是要控制成像和显影光刻胶的线宽接近容忍度。图形化光刻胶结构的轮廓必须与垂直侧壁笔直。此外，图形化抗蚀剂必须耐受随后的IC加工步骤，如RIE。要求这些高性能聚合物抗蚀剂具有各种聚合物性能如亲水性、粘结性、照射曝光与未曝光区域之间的不同溶解性(即良好的分辨率和对比度性能)和耐RIE性能的优异平衡性。因此，化学放大抗蚀组合物在制造这些高密度IC器件中越来越流行。

Ito等人的US4，491，628公开了一种含感光酸生成剂和聚合物组分的化学放大光刻胶组合物，所述聚合物组分具有酸不稳定侧基，包括羧酸的叔丁基酯和苯酚的叔丁基碳酸酯侧基。

Allen等人的US5，372，912公开一种包括丙烯酸酯基共聚物、酚醛粘结剂和感光酸生成剂的化学放大光刻胶组合物。该共聚物组分包括丙烯酸或甲基丙烯酸、丙烯酸或甲基丙烯酸的烷基酯和具有酸不稳定侧基如羧酸的叔丁基酯和苯酚的叔丁基碳酸酯侧基的单体的反应产物。可通过改变公开的单体的含量调节该共聚物的性能。

The B.F.Goodrich Company的国际专利申请WO 97/33198公开了一种化学放大光刻胶组合物，包括含具有酸不稳定侧基的重复单元的多环聚合物。此外，该聚合物可包括具有各种中性基团、酸基、烷基或其混合物侧基的多环重复单元。这些多环聚合物对短波长成像照射显示良好的透明性，同时能够承受RIE加工工艺。此外，可使用官能基团的宽变化可使本领域熟练技术人员在宽的应用范围内调节聚合物的性能。聚合物上的酸不稳定基团开裂使聚合物具有极性或溶解性，而中性基团使聚合物具有亲水性或溶解性，促进润湿并改进薄膜的性能。酸基侧基使聚合物具有亲水性/润湿性，并使聚合物具有粘结性。烷基取代侧基可用于改变聚合物体系的Tg。

尽管上述多环聚合物通过使用选取的官能侧基显示调节适用于高性能光刻胶的性能的灵活性，但存在的缺点在于含这些官能团中某些的环烯烃单体难以有效直接聚合。例如，含羟基(例如醇、羧酸、苯酚)和氮(例如酰胺、腈)的官能团可能抑制用于聚合这些官能环烯烃单体的催化剂体系，导致降低所需聚合物的收率。此外，具有某些官能团的环烯烃单体难以通过常规合成路线合成和纯化或并非总是能市购到。因此，需要另一在技术上可行、有效且经济的合成具有官能侧基的光刻胶聚合物的路线。

本发明概述

本发明的总目的是提供官能化可用于光刻胶组合物的聚合物的另一方法。

本发明的另一目的是后官能化包括多环重复单元的聚合物。