[发明专利]一种聚碳酸酯作为电子束光刻胶材料的应用

说明书

本发明涉及一种聚碳酸酯作为电子束光刻胶材料的应用，所述聚碳酸酯是由二氧化碳和至少一种环氧烷烃通过交替共聚形成。本发明开创性地将二氧化碳基聚碳酸酯应用于半导体加工领域，该聚碳酸酯具有高灵敏度、较高的分辨率和对比度的特点。

技术领域

本发明涉及光刻胶领域，具体涉及一种聚碳酸酯作为电子束光刻胶材料的应用。

背景技术

自从1959年，基尔比向美国专利局申报专利以来，集成电路已经经历了半个多世纪的发展。在此期间，集成电路的发展速度基本遵循着摩尔定律，即当价格不变时，集成电路上可容纳的元器件的数目，约每隔18-24个月便会增加一倍，性能也将提升一倍。

然而，这个几十年来颠扑不破的“真理”在本世纪初遇到了瓶颈。2010年国际半导体技术发展路线图的增长计划已经放缓到2013年年底，并且在之后的时间里，单位价格集成电路可容纳的晶体管密度预计只会每三年翻一番。由于衍射引起的邻近效应，目前半导体行业主要使用的是波长为193nm的紫外光作为刻蚀光源，其分辨率已经接近极限，成为制约半导体技术前进的最大障碍。

电子束光刻技术由于其用于曝光的电子束突破了衍射效应的限制而成为目前精度最高的微细加工技术之一，是下一代光刻技术中用于延续摩尔定律的重要技术。近年来随着纳电子学、生物芯片等领域的兴起，越来越多特殊器件需要使用电子束光刻技术进行制作，并且要求其分辨率达到50nm甚至更低，这对用于电子束曝光的光刻胶性能提出了更高的要求。

光刻胶作为大规模集成电路工艺中的关键材料，一直是半导体行业研究的重点之一。光刻胶通常旋涂于基片表面以保护基片，在曝光后发生降解或交联从而使其在显影液中的溶解度发生变化而被选择性除去，经过刻蚀和去胶后可将图形转移到基片表面。光刻胶分为正性与负性，正性光刻胶一般在曝光后发生降解，曝光部分被显影液除去而留下未曝光部分；负性光刻胶则相反，留下曝光交联的区域。

目前大规模集成电路工业常用的电子束光刻胶主要为聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)正性光刻胶，其具有较高的分辨率。但由于其灵敏度较低，因此所需曝光时间和生产周期较长，也使得其生产成本较高。经过改性后的电子束光刻胶，例如ZEP520正性光刻胶等通过分子结构的改性使灵敏度得到一定的提升，但其分辨率在显影后存在图形稳定性差等不足。因此，为了胜任大面积复杂版图的制作，新的电子束光刻胶亟待开发。

1969年，日本东京大学的Inoue研究组首次报道了由CO₂和环氧烷烃交替共聚制备聚碳酸酯，如下式所示，开辟了将二氧化碳固定为可降解聚合物的崭新领域。

该方法与光气/二醇缩聚、熔融缩聚和环状碳酸酯开环共聚等传统制备聚碳酸酯的方法相比，具有显著的绿色化学特征，无论从经济还是环境保护角度考虑，都是最具潜力的绿色聚合反应之一。尽管CO₂和环氧烷烃交替共聚制备聚碳酸酯已经过了近五十年的发展，但其生成的聚碳酸酯的应用始终局限于传统塑料、薄膜等低附加值产品，对于该类材料的应用拓展尚未有新的突破。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术的不足，提供一种聚碳酸酯作为电子束光刻胶材料的应用，开创性地将二氧化碳基聚碳酸酯应用于半导体加工领域，该聚碳酸酯具有高灵敏度、较高的分辨率和对比度的特点。

本发明所提供的技术方案为：

一种聚碳酸酯作为电子束光刻胶材料的应用，所述聚碳酸酯是由二氧化碳和至少一种环氧烷烃通过交替共聚形成。

所述二氧化碳基聚碳酸酯的制备已经公开在Shohei Inoue et al.DieMakromolekulare Chemie,130,1969,210-220中。

所述聚碳酸酯的反应方程式和结构式如下：