一种丙烯酸酯光刻胶成膜树脂和ArF光刻胶及其制备方法与应用与流程

本申请属于光刻胶，具体涉及一种丙烯酸酯光刻胶成膜树脂和arf光刻胶及其制备方法与应用。

背景技术：

1、在光刻技术中，受rayleigh’s衍射定律限制，原则上随着曝光波长的减短，可以改善分辨率。目前已采用波长436nm的g线、波长365nm的i线、波长248nm的krf准分子激光、波长193nm的arf准分子激光、波长157nmde f2的准分子激光作为半导体光刻技术的曝光源。其中，波长为193nm的arf准分子激光被认为是具有广泛使用前景的曝光源，但是由于arf激发激光曝光的时间更短，为此必须提高光刻胶的灵敏度。目前研究使用的化学放大型光刻胶含有可被酸裂解的树脂，由于曝光会产生酸的催化作用，从而使光刻胶中的树脂被分解，可以降低光刻胶曝光所需要的能量，因此目前研究的arf光刻胶主要都是化学放大型光刻胶。

2、此外，为了保证光刻胶的透射率，用于arf激发激光曝光的理想树脂通常不含有芳环。丙烯酸酯类聚合物常作为arf光刻胶的优选材料，其聚合物分子链不具备双键与苯环等共轭结构，因而在193nm的arf激发激光曝光下能保持高度透明。但丙烯酸酯类聚合物分子链大多呈现简单线性结构，使丙烯酸酯表现出差的耐等离子体蚀刻性能，而且聚合物树脂在基底上的粘附性较差，容易从基底上剥离。综上所述，寻找性能优异的光刻胶成膜树脂，并制备出一种具有良好的耐刻蚀性、基底粘附性、灵敏度高、分辨率高的arf光刻胶具有重要意义。

技术实现思路

1、本发明的目的之一在于针对上述问题而提出的一种具有良好的耐刻蚀性、基底粘附性以及高灵敏度高和分辨率的丙烯酸酯光刻胶成膜树脂和arf光刻胶及其制备方法与应用。

2、具体地，本发明所提供的所述丙烯酸酯光刻胶成膜树脂具有式(1)所示的结构：

3、

4、式(1)中，r1、r2和r3各自独立地为h、f、oh、c1-c5烷基、c1-c5全氟烷基或c1-c5烷氧基，r4为酸敏基团，r5为h或甲基，r6为h或甲基，p:n:m为(0.05-1):1:(0.1-1.5)。

5、在一种优选的实施方式中，所述丙烯酸酯光刻胶成膜树脂的数均分子量为10000-25000g/mol。

6、在一种优选的实施方式中，所述丙烯酸酯光刻胶成膜树脂的pdi为1.5-2.8。

7、在一种优选的实施方式中，所述酸敏基团的结构式选自如下所示结构中的一种；

8、

9、本发明的目的之二在于提供了上述丙烯酸酯光刻胶成膜树脂的制备方法，该制备方法包括将第一单体m1、第二单体m2、第三单体m3于引发剂的存在下进行自由基聚合反应，即得到丙烯酸酯光刻胶成膜树脂；所述第一单体m1具有式(2)所示结构；所述第二单体m2具有式(3)所示结构；所述第三单体m3具有式(4)所示结构；所述第一单体m1、第二单体m2和第三单体m3的摩尔比n:m:p为1:(0.1-1.5):(0.05-1)；

10、

11、式(1)中，r1、r2和r3各自独立地为h、f、oh、c1-c5烷基、c1-c5全氟烷基或c1-c5烷氧基；

12、式(2)中，r4为酸敏基团，r5为h或甲基；

13、式(3)中，r6为h或甲基。

14、在一种优选的实施方式中，所述第一单体m1的含量为30-85mol％，所述第二单体m2的含量为10-40mol％，所述第三单体m3的含量为5-30mol％。

15、在一种优选的实施方式中，所述第三单体m3按照包括以下步骤的方法制备得到：

16、(1)将5-降冰片烯-2醇于第一有机溶剂中进行加成反应，得到(1r,4r,4as,8ar)-十二氢-1,4:5,8-二甲撑联苯-二醇，记为d1；

17、(2)将步骤(1)中得到的d1与甲基丙烯酰氯于第二有机溶剂中进行缩合反应，即得到第三单体m3。

18、在一种优选的实施方式中，所述d1与甲基丙烯酰氯的摩尔比为(1-1.5):1。

19、在一种优选的实施方式中，所述加成反应的条件包括温度为90-120℃，时间为1-5h。

20、在一种优选的实施方式中，所述缩合反应的条件包括温度为50-70℃，时间为1-5h。

21、本发明的目的之三在于还提供了由上述方法制备得到的丙烯酸酯光刻胶成膜树脂。

22、本发明的目的之四在于还提供了一种arf光刻胶，所述arf光刻胶含有上述丙烯酸酯光刻胶成膜树脂、光致产酸剂、猝灭剂和溶剂。

23、在一种优选的实施方式中，以所述arf光刻胶的总含量为基准，所述丙烯酸酯光刻胶成膜树脂的含量为10-30wt％，所述光致产酸剂的含量为0.5-45wt％，所述猝灭剂的含量为0.001-0.1wt％，所述溶剂的含量为65-85wt％。

24、本发明的目的之五在于还提供了上述arf光刻胶的制备方法，该制备方法包括将丙烯酸酯光刻胶成膜树脂、光致产酸剂、猝灭剂和溶剂混合均匀后过滤即得到arf光刻胶。

25、本发明的关键在于将n-取代马来酰亚胺(第一单体)、含酸敏基团的丙烯酸酯(第二单体)以及具有桥接结构的多环烯烃(第三单体)进行自由基聚合反应，由此所得丙烯酸酯光刻胶成膜树脂作为光刻胶的成膜树脂可以明显提高光刻胶的耐刻蚀性、基底粘附性、灵敏度和分辨率。

技术特征：

1.一种丙烯酸酯光刻胶成膜树脂，其特征在于，所述丙烯酸酯光刻胶成膜树脂具有式(1)所示的结构：

2.根据权利要求1所述的丙烯酸酯光刻胶成膜树脂，其特征在于，所述丙烯酸酯光刻胶成膜树脂的数均分子量为10000-25000g/mol；所述丙烯酸酯光刻胶成膜树脂的pdi为1.5-2.8。

3.根据权利要求1所述的丙烯酸酯光刻胶成膜树脂，其特征在于，所述酸敏基团的结构式选自如下所示结构中的一种；

4.一种丙烯酸酯光刻胶成膜树脂的制备方法，其特征在于，该方法包括将第一单体m1、第二单体m2、第三单体m3于引发剂的存在下进行自由基聚合反应，即得到丙烯酸酯光刻胶成膜树脂；所述第一单体m1具有式(2)所示结构；所述第二单体m2具有式(3)所示结构；所述第三单体m3具有式(4)所示结构；所述第一单体m1、第二单体m2和第三单体m3的摩尔比n:m:p为1:(0.1-1.5):(0.05-1)；

5.根据权利要求4所述的丙烯酸酯光刻胶成膜树脂的制备方法，其特征在于，所述第一单体m1的含量为30-85mol％，所述第二单体m2的含量为10-40mol％，所述第三单体m3的含量为5-30mol％。

6.根据权利要求4所述的丙烯酸酯光刻胶成膜树脂，其特征在于，所述第三单体m3按照包括以下步骤的方法制备得到：

7.由权利要求4～6中任意一项所述的方法制备得到的丙烯酸酯光刻胶成膜树脂。

8.一种arf光刻胶，其特征在于，所述arf光刻胶含有权利要求1-3及7中任意一项所述的丙烯酸酯光刻胶成膜树脂、光致产酸剂、猝灭剂和溶剂。

9.根据权利要求8所述的arf光刻胶，其特征在于，以所述arf光刻胶的总含量为基准，所述丙烯酸酯光刻胶成膜树脂的含量为10-30wt％，所述光致产酸剂的含量为0.5-5wt％，所述猝灭剂的含量为0.001-0.1wt％，所述溶剂的含量为65-85wt％。

10.根据权利要求8或9中任意一项所述的arf光刻胶的制备方法，其特征在于，该方法包括将丙烯酸酯光刻胶成膜树脂、光致产酸剂、猝灭剂和溶剂混合均匀后过滤，即得到arf光刻胶。

技术总结
本申请属于光刻胶技术领域，具体涉及一种丙烯酸酯光刻胶成膜树脂和ArF光刻胶及其制备方法与应用。所述丙烯酸酯光刻胶成膜树脂具有式(1)所示的结构。本发明的关键在于将N‑取代马来酰亚胺、含酸敏基团的丙烯酸酯以及具有桥接结构的多环烯烃进行自由基聚合反应，由此所得丙烯酸酯光刻胶成膜树脂作为光刻胶的成膜树脂可以明显提高光刻胶的耐刻蚀性、基底粘附性、灵敏度和分辨率。

技术研发人员：李禾禾,毛鸿超,王静
受保护的技术使用者：福建泓光半导体材料有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/3/27