耐高溫紫外正型光刻膠和248nm深紫外光刻膠的研制.pdf

1、光刻膠是完成微電子制造光刻工藝的關(guān)鍵性基礎(chǔ)材料，它決定著微電子技術(shù)的發(fā)展水平。光刻膠通常由成膜樹(shù)脂、感光劑、溶劑和一些添加劑組成。在光刻膠的研制方面，我國(guó)與國(guó)外相比，還有比較大的差距。本文采用新的方法，合成出了一系列光刻膠成膜樹(shù)脂的單體，包括：N-苯基甲基丙烯酰胺、N-(p-羥基苯基)甲基丙烯酰胺、N-(p-乙酰氧基苯基)甲基丙烯酰胺、對(duì)特丁氧酰氧基苯乙烯(PTBOCS)、N-羥基-5-降冰片烯-2,3-二甲酰亞胺甲基丙烯酸酯和N-羥基

2、-3,6-內(nèi)氧橋-4-環(huán)己烯二甲酰亞胺甲基丙烯酸酯，并對(duì)它們進(jìn)行了FT-IR和1H NMR表征。
　　 制備了兩種常用的248nm深紫外光刻膠用光致酸發(fā)生劑(PAG)對(duì)甲基苯磺酸三苯基硫鎓鹽和N-羥基鄰苯二甲酰亞胺對(duì)甲基苯磺酸酯，對(duì)它們進(jìn)行了FT-IR和1H NMR表征，測(cè)試了它們的熱性能、紫外光吸收性能和溶解性能。結(jié)果表明它們適合作深紫外光刻膠的PAG。
　　 通過(guò)自由基聚合的方法，采用苯乙烯和前面制備的單體合成了三種

3、聚合物：聚苯乙烯共N-(p-羥基苯基)馬來(lái)酰亞胺，聚N-(p-羥基苯基)甲基丙烯酰胺共N-苯基馬來(lái)酰亞胺和聚N-苯基甲基丙烯酰胺共N-(p-羥基苯基)馬來(lái)酰亞胺。測(cè)試了它們的相關(guān)性能。結(jié)果表明它們的玻璃化溫度Tg均在250℃以上，具有良好的耐高溫性能、溶解性能、成膜性能和親水性，可以用作耐高溫紫外正型光刻膠的成膜樹(shù)脂。
　　 利用前面已經(jīng)合成的單體PTBOCS和N-羥基-3,6-內(nèi)氧橋-4-環(huán)己烯二甲酰亞胺甲基丙烯酸酯，制備了新

4、的聚合物聚PTBOCS共N-羥基-3,6-內(nèi)氧橋-4-環(huán)己烯二甲酰亞胺甲基丙烯酸酯，對(duì)它進(jìn)行了FT-IR表征，測(cè)試了它的熱性能和紫外吸收性能；結(jié)果表明，該聚合物具有良好的耐熱性能(Tg＝175℃)、 248nm深紫外光透光性能、溶解性能和成膜性能，并且與基體有良好的結(jié)合力，適合作248nm深紫外光刻膠的成膜樹(shù)脂。而另外一種新的聚合物聚PTBOCS共N-羥基-5-降冰片烯-2,3-二甲酰亞胺甲基丙烯酸酯因其溶解性不好，不適合作光刻膠的成膜

5、樹(shù)脂。
　　 將聚N-(p-羥基苯基)甲基丙烯酰胺共N-苯基馬來(lái)酰亞胺和聚N-苯基甲基丙烯酰胺共N-(p-羥基苯基)馬來(lái)酰亞胺用作耐高溫的紫外正型光刻膠的成膜樹(shù)脂；通過(guò)與感光劑重氮奈醌磺酰氯(DNS)和阻溶劑二苯甲酮復(fù)配，較詳細(xì)地探討了聚N-(p-羥基苯基)甲基丙烯酰胺共N-苯基馬來(lái)酰亞胺—DNS系紫外正型光刻膠的配方組成和與之配套的光刻工藝條件，表明它的成像反差γ＝3.001，它的等離子蝕刻速率可以與線形酚醛樹(shù)脂—重氮萘醌(D

6、NQ)系紫外光刻膠的相比，它的分辨率可以達(dá)到1μm左右。
　　 開(kāi)發(fā)了一種新的248nm深紫外單層光刻膠體系，成膜樹(shù)脂采用聚PTBOCS共N-羥基-3,6-內(nèi)氧橋-4-環(huán)己烯二甲酰亞胺甲基丙烯酸酯，PAG采用對(duì)甲基苯磺酸三苯基硫鎓鹽，阻溶劑為(4,4’-二特丁氧酰氧基)二苯基丙烷，溶劑采用1：1(v/v)的乙二醇單甲醚乙酸酯(EGMEA)和乳酸乙酯(EL)的混合液，顯影液為2.38[％](w/w)氫氧化四甲基銨(TMAH)溶液。

7、探討了該系光刻膠的配方組成和與之配套的光刻工藝條件，結(jié)果表明這是一種環(huán)境穩(wěn)定的化學(xué)增幅型深紫外光刻膠。它的抗蝕刻能力與線性酚醛樹(shù)脂—DNQ系光刻膠的基本相同，初步的光刻實(shí)驗(yàn)表明，它的分辨率至少在0.5μm左右，它的感光靈敏度為22mJ/cm2。
　　 分別探討了耐高溫紫外正型光刻膠聚N-(p-羥基苯基)甲基丙烯酰胺共N-苯基馬來(lái)酰亞胺—DNS系和248nm深紫外光刻膠聚PTBOCS共N-羥基-3,6-內(nèi)氧橋-4-環(huán)己烯二甲酰亞胺