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《华中科技大学》 2007年
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耐高温紫外正型光刻胶和248nm深紫外光刻胶的研制

刘建国  
【摘要】: 光刻胶是完成微电子制造光刻工艺的关键性基础材料,它决定着微电子技术的发展水平。光刻胶通常由成膜树脂、感光剂、溶剂和一些添加剂组成。在光刻胶的研制方面,我国与国外相比,还有比较大的差距。 本文采用新的方法,合成出了一系列光刻胶成膜树脂的单体,包括:N-苯基甲基丙烯酰胺、N-(p-羟基苯基)甲基丙烯酰胺、N-(p-乙酰氧基苯基)甲基丙烯酰胺、对特丁氧酰氧基苯乙烯(PTBOCS)、N-羟基-5-降冰片烯-2,3-二甲酰亚胺甲基丙烯酸酯和N-羟基-3,6-内氧桥-4-环己烯二甲酰亚胺甲基丙烯酸酯;并对它们进行了FT-IR和1H NMR表征。 制备了两种常用的248nm深紫外光刻胶用光致酸发生剂(PAG)对甲基苯磺酸三苯基硫鎓盐和N-羟基邻苯二甲酰亚胺对甲基苯磺酸酯,对它们进行了FT-IR和1H NMR表征,测试了它们的热性能、紫外光吸收性能和溶解性能。结果表明它们适合作深紫外光刻胶的PAG。 通过自由基聚合的方法,采用苯乙烯和前面制备的单体合成了三种聚合物:聚苯乙烯共N-(p-羟基苯基)马来酰亚胺,聚N-(p-羟基苯基)甲基丙烯酰胺共N-苯基马来酰亚胺和聚N-苯基甲基丙烯酰胺共N-(p-羟基苯基)马来酰亚胺。测试了它们的相关性能。结果表明它们的玻璃化温度Tg均在250℃以上,具有良好的耐高温性能、溶解性能、成膜性能和亲水性,可以用作耐高温紫外正型光刻胶的成膜树脂。 利用前面已经合成的单体PTBOCS和N-羟基-3,6-内氧桥-4-环己烯二甲酰亚胺甲基丙烯酸酯,制备了新的聚合物聚PTBOCS共N-羟基-3,6-内氧桥-4-环己烯二甲酰亚胺甲基丙烯酸酯,对它进行了FT-IR表征,测试了它的热性能和紫外吸收性能;结果表明,该聚合物具有良好的耐热性能(Tg=175℃)、248nm深紫外光透光性能、溶解性能和成膜性能,并且与基体有良好的结合力,适合作248nm深紫外光刻胶的成膜树脂。而另外一种新的聚合物聚PTBOCS共N-羟基-5-降冰片烯-2,3-二甲酰亚胺甲基丙烯酸酯因其溶解性不好,不适合作光刻胶的成膜树脂。 首次将聚N-(p-羟基苯基)甲基丙烯酰胺共N-苯基马来酰亚胺和聚N-苯基甲基丙烯酰胺共N-(p-羟基苯基)马来酰亚胺用作耐高温的紫外正型光刻胶的成膜树脂;通过与感光剂重氮奈醌磺酰氯(DNS)和阻溶剂二苯甲酮复配,较详细地探讨了聚N-(p-羟基苯基)甲基丙烯酰胺共N-苯基马来酰亚胺—DNS系紫外正型光刻胶的配方组成和与之配套的光刻工艺条件,表明它的成像反差γ=3.001,它的等离子蚀刻速率可以与线形酚醛树脂—重氮萘醌(DNQ)系紫外光刻胶的相比,它的分辨率可以达到1μm左右。 开发了一种新的248nm深紫外单层光刻胶体系,成膜树脂采用聚PTBOCS共N-羟基-3,6-内氧桥-4-环己烯二甲酰亚胺甲基丙烯酸酯,PAG采用对甲基苯磺酸三苯基硫鎓盐,阻溶剂为(4,4’-二特丁氧酰氧基)二苯基丙烷,溶剂采用1:1(v/v)的乙二醇单甲醚乙酸酯(EGMEA)和乳酸乙酯(EL)的混合液,显影液为2.38%(w/w)氢氧化四甲基铵(TMAH)溶液。探讨了该系光刻胶的配方组成和与之配套的光刻工艺条件,结果表明这是一种环境稳定的化学增幅型深紫外光刻胶。它的抗蚀刻能力与线性酚醛树脂—DNQ系光刻胶的基本相同,初步的光刻实验表明,它的分辨率至少在0.5μm左右,它的感光灵敏度为22mJ/cm2。 分别探讨了耐高温紫外正型光刻胶聚N-(p-羟基苯基)甲基丙烯酰胺共N-苯基马来酰亚胺—DNS系和248nm深紫外光刻胶聚PTBOCS共N-羟基-3,6-内氧桥-4-环己烯二甲酰亚胺甲基丙烯酸酯—对甲基苯磺酸三苯基硫鎓盐体系的显影成像机理。
【学位授予单位】:华中科技大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2007
【分类号】:TN305.7

【引证文献】
中国博士学位论文全文数据库 前2条
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2 姚新鼎;UV固化预聚体的制备及其固化涂层性能研究[D];郑州大学;2011年
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【参考文献】
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【共引文献】
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10 杨丰科;姜萍;;N-取代苯基马来酰亚胺的合成及抗菌、缓蚀活性研究[J];青岛科技大学学报(自然科学版);2011年01期
【同被引文献】
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9 林盛浩;半导体匀胶系统的研究与优化设计[D];电子科技大学;2010年
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【二级引证文献】
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1 徐吉成;用于文物保护的环境友好紫外光固化水性聚合物材料的制备及性能研究[D];江苏大学;2016年
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1 王一聪;激光干涉光刻的极限尺寸研究[D];长春理工大学;2014年
【二级参考文献】
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4 王文君;化学增幅抗蚀剂用光产酸剂——硫鎓盐的合成方法[J];中国环境管理干部学院学报;2005年02期
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