含马来酰亚胺结构的光刻胶成膜树脂及其制备方法技术

本发明专利技术属于光刻胶技术领域，具体涉及含马来酰亚胺结构的光刻胶成膜树脂及其制备方法。基于聚甲基丙烯酸甲酯的193nm光致抗蚀剂存在敏感度低、耐干蚀刻性能差、基底粘附能力低等问题。本发明专利技术提供含马来酰亚胺结构的光刻胶成膜树脂，其结构式如下：(M1‑

【技术实现步骤摘要】
含马来酰亚胺结构的光刻胶成膜树脂及其制备方法


[0001]本专利技术属于光刻胶
，具体涉及含马来酰亚胺结构的光刻胶成膜树脂及其制备方法。

技术介绍

[0002]紫外光刻技术的发展过程中，最开始利用高压汞灯产生的G线(436nm)和I线(365nm)光刻，其应用广泛且使用长久，常用酚醛树脂/重氮萘醌体系作为光刻胶。由于对高性能和高分辨率的追求，光刻技术朝着波长更短的方向发展。KrF准分子激光(248nm)、ArF准分子激光(193nm)和F2准分子激光(157nm)为光源的深紫外(DUV)光刻，分别主要利用聚苯乙烯衍生物、聚甲基丙烯酸酯衍生物和含氟聚合物作为光刻胶。其中，F2准分子激光由于经济等方面的原因被舍弃。近年来，EUV极紫外(13.5nm)光刻、电子束光刻、等离子体光刻等技术逐渐得到发展，其常用的光刻胶有分子玻璃体系、有机无机杂化材料等。
[0003]ArF准分子激光(193nm)光刻因其技术和经济等的综合因素相对其它光刻技术更具优势而得到广泛应用。发展193nm光刻初期，248nm光刻的聚苯乙烯衍生物光刻胶被继续使用，但聚合物分子链上的苯环在193nm附近有大量紫外吸收，因此需要发展新的光刻胶体系。目前193nm光刻胶的主体成膜树脂主要有聚(甲基)丙烯酸酯体系、马来酸酐共聚物体系、降冰片烯聚合物体系、环化聚合物体系等。
[0004]丙烯酸酯类聚合物常用作193nm光刻胶，其聚合物分子链不具备双键与苯环等共轭结构，故而在193nm附近呈现高度透明性。受高能量光子轰击，丙烯酸酯聚合物侧链酯基部分发生Norrish I型断裂产生自由基，自由基进一步转移导致主链断裂，形成的小分子碎片能够溶于显影液中。但丙烯酸酯类聚合物分子链大多呈现简单线性结构，以及较高的氧含量，使丙烯酸酯表现出差的耐等离子体蚀刻性能，而且聚合物分子链简单的碳氢结构使得聚合物树脂光敏感性低以及与基底的粘附性较差。

技术实现思路

[0005]基于聚甲基丙烯酸甲酯的193nm光致抗蚀剂拥有优异的图像性能，但也存在如敏感度低、耐干蚀刻性能差、基底粘附能力低等问题。本专利技术提供一种含马来酰亚胺结构的光刻胶成膜树脂，并提供该成膜树脂的一种制备方法。该含有马来酰亚胺结构的光刻胶成膜树脂具备良好的光敏感或酸敏感度，拥有优异的热稳定性和耐等离子体蚀刻性能，与基底产生良好的黏附作用，具备较好的显影性。适宜用作193nm光刻胶或电子束光刻胶的主体成膜树脂。
[0006]为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：
[0007]首先，本专利技术提供含马来酰亚胺结构的丙烯酸酯成膜树脂，其结构式如下：
[0008](M1‑
co
‑
M2‑
co
‑
M3)；
[0009]其中，M1为对酸和/或光敏感单元，M2为马来酰亚胺或N
‑
取代马来酰亚胺单元，M3选自含极性基团单体，且M1:M2:M3的单元数占比为m1:m2:m3＝(3～5):(2～6):(1～3)。
[0010]进一步地，所述M1选自酸或光敏感的丙烯酸酯类单体或对光敏感的α
‑
甲基苯乙烯，其结构通式如下：
[0011][0012]其中，M1‑
0化学通式中，R1独立地选自H、Cl或CH3；R2独立地选自甲基、金刚烷基、2
‑
甲基金刚烷基、2
‑
乙基金刚烷基或六氟丁基。
[0013]更进一步地，所述M1‑
0选自α
‑
氯丙烯酸甲酯、1
‑
丙烯酸金刚烷酯、2
‑
甲基丙烯酰氧基
‑2‑
甲基金刚烷、丙烯酸2
‑
甲基金刚烷
‑2‑
基酯、1
‑
乙基
‑2‑
甲基丙烯酰氧基金刚烷或甲基丙烯酸六氟丁酯中至少一种。
[0014]优选地，所述M1选自如下化合物：
[0015][0016]进一步地，所述M2选自马来酰亚胺或N
‑
取代马来酰亚胺单元，其结构通式如下：
[0017][0018]其中，R3独立地选自H、CH3或苯基。
[0019]更进一步地，所述M2选自马来酰亚胺、N
‑
甲基马来酰亚胺或N
‑
苯基马来酰亚胺。
[0020]优选地，所述M2选自如下化合物：
[0021][0022]进一步地，所述M3选自含羟基极性基团单体，其结构通式如下：
[0023][0024]其中，R4独立地选自H或CH3，R5选自羟基金刚烷基或羟基丙基。
[0025]更进一步地，所述M3选自3
‑
羟基
‑1‑
甲基丙烯酰氧基金刚烷、1
‑
丙烯酰氧基
‑3‑
羟基金刚烷或甲基丙烯酸3
‑
羟丙酯。
[0026]优选地，所述M3选自如下化合物：
[0027][0028]优选地，所述含马来酰亚胺结构的丙烯酸酯成膜树脂，其结构式如下：
[0029][0030]其中，R1独立地选自H、Cl或CH3；R2独立地选自甲基、金刚烷基、2
‑
甲基金刚烷基、2
‑
乙基金刚烷基或六氟丁基；R3独立地选自H、CH3或苯基；R4独立地选自H或CH3；R5独立地选自为羟基金刚烷基或羟基丙基；m1＝3～5000，m2＝2～6000，m3＝1～3000，且m1:m2:m3＝(3～5):(2～6):(1～3)。
[0031]最优选地，本专利技术含马来酰亚胺结构的丙烯酸酯成膜树脂选自如下结构中任一项：
[0032][0033]其中，所述含马来酰亚胺结构的丙烯酸酯成膜树脂的数均分子量为500～100000，重均分子量为500～500000，和/或其分子量分布指数为1.0～5.0。
[0034]其次，本专利技术提供上述含马来酰亚胺结构的丙烯酸酯成膜树脂的一种制备方法，其包括以下步骤：
[0035]a、将成膜树脂分子链上的功能单元对应的M1单体、M2单体、M3单体与引发剂、有机溶剂按比例混合均匀；所述M1、M2、M3单体选自上述任意一种定义的化合物；
[0036]b、将步骤a所得混合体系在惰性气氛保护下，进行聚合反应；
[0037]c、反应结束后，将所得混合体系加入到沉淀剂中，分离沉淀物并干燥，即得。
[0038]其中，步骤a中，所述聚合反应所用的单体M1选自质子酸、光敏感的丙烯酸酯单体或α
‑
甲基苯乙烯单体，单体M2选自马来酰亚胺或N
‑
取代马来酰亚胺单体，单体M3选自含羟基极性基团单体，且M1:M2:M3的单元数占比为m1:m2:m3＝(3～5):(2～6):(1～3)。
[0039]其中，步骤a中，所述引发剂为偶氮二异丁腈、偶氮二异庚睛、过氧化二苯甲酰、过氧化环己酮、过氧化二异丙苯、过氧化二叔丁基、异丙苯过氧化氢或叔丁基过氧化本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.含马来酰亚胺结构的丙烯酸酯成膜树脂，其特征在于：其结构式如下：(M1‑
co
‑
M2‑
co
‑
M3)；其中，M1为对酸和/或光敏感单元，M2为马来酰亚胺或N
‑
取代马来酰亚胺单元，M3选自含极性基团单体，且M1:M2:M3的单元数占比为m1:m2:m3＝(3～5):(2～6):(1～3)。2.根据权利要求1所述的含马来酰亚胺结构的丙烯酸酯成膜树脂，其特征在于：所述M1选自酸或光敏感的丙烯酸酯类单体或对光敏感的α
‑
甲基苯乙烯，其结构通式如下：其中，M1‑
0化学通式中，R1独立地选自H、Cl或CH3；R2独立地选自甲基、金刚烷基、2
‑
甲基金刚烷基、2
‑
乙基金刚烷基或六氟丁基；更进一步地，所述M1‑
0选自α
‑
氯丙烯酸甲酯、1
‑
丙烯酸金刚烷酯、2
‑
甲基丙烯酰氧基
‑2‑
甲基金刚烷、丙烯酸2
‑
甲基金刚烷
‑2‑
基酯、1
‑
乙基
‑2‑
甲基丙烯酰氧基金刚烷或甲基丙烯酸六氟丁酯中至少一种；优选地，所述M1选自如下化合物：3.根据权利要求1所述的含马来酰亚胺结构的丙烯酸酯成膜树脂，其特征在于：所述M2选自马来酰亚胺或N
‑
取代马来酰亚胺单元，其结构通式如下：其中，R3独立地选自H、CH3或苯基；更进一步地，所述M2选自马来酰亚胺、N
‑
甲基马来酰亚胺或N
‑
苯基马来酰亚胺；优选地，所述M2选自如下化合物：
4.根据权利要求1所述的含马来酰亚胺结构的丙烯酸酯成膜树脂，其特征在于：所述M3选自含羟基极性基团单体，其结构通式如下：其中，R4独立地选自H或CH3，R5选自羟基金刚烷基或羟基正丙基；更进一步地，所述M3选自3
‑
羟基
‑1‑
甲基丙烯酰氧基金刚烷、1
‑
丙烯酰氧基
‑3‑
羟基金刚烷或甲基丙烯酸3
‑
羟丙酯；优选地，所述M3选自如下化合物：5.根据权利要求1所述的含马来酰亚胺结构的丙烯酸酯成膜树脂，其特征在于：所述含马来酰亚胺结构的丙烯酸酯成膜树脂，其结构式如下：其中，R1独立地选自H、Cl或CH3；R2独立地选自甲基、金刚烷基、2
‑
甲基金刚烷基、2
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【专利技术属性】
技术研发人员：盖景刚，韦南君，刘洋，李一博，孙义兴，
申请(专利权)人：四川华造宏材科技有限公司，
类型：发明
国别省市：