在微电子工业中,光刻是现今集成电路中半导体制造的常用工艺,开发具有特定功能、能应用于工业生产的光致抗蚀剂(光刻胶)显得尤为重要。传统的负型抗蚀剂由于含有重金属,对环境污染较大,逐渐被新的光致抗蚀剂所取代。本论文通过丙烯酸羟乙酯(HEA)与酸酐一步法反应合成了具有碱溶性、可紫外光固化的预聚物(AHEA),采用酸值滴定、红外光谱(FT-IR)对反应过程与产物结构进行了表征,得出了最佳合成条件为：催化剂三苯基膦(TP)和阻聚剂对羟基苯甲醚(MEHQ)用量分别为1wt%和0.1wt%,HEA与酸酐摩尔比1：0.75,在80℃下分次加入酸酐,升温至90℃反应3小时。由于六氢苯酐(HHPA)与体系相容性较好,转化率可达86.13%,粘度为3710CP。将合成预聚物加入光引发剂,制备了不同光固化体系,在紫外光固化机下得到固化膜,研究了不同预聚物的光固化情况和固化膜的表面硬度、附着力、耐酸性、碱液脱膜性能等,并用红外光谱通过内标法研究了双键转化率,热重-差热分析仪(TG-DSC)研究了固化膜的热学性能。其中,丙烯酸羟乙酯与六氢苯酐反应产物(HHPAHEA)光固化体系曝光24s后,涂膜固化率达到94.47%,固化膜在室温到125℃范围内失重1.5%。根据预聚物的合成与光固化性能研究结果,选取HHPAHEA作为主体树脂,加入光引发剂、填料、颜料及其它助剂,通过三辊机研磨制备了碱溶性负型光致抗蚀剂。利用紫外吸收光谱、激光粒度仪、光学显微镜等方法研究了该抗蚀剂光固化性能、固化膜性能、丝网印刷性能,探索了碱溶性光致抗蚀剂中主体树脂、光引发剂、填料、助剂、添加剂等组成之间的关系。在配方中,选取Irgacure907/ITX复合光引发剂或Darocure1173光引发剂,它们与体系相容性好,光引发效率高；硫酸钡作为填料降低了固化膜的铅笔硬度和附着力,含量以不超过50wt%为宜；气相二氧化硅能提高固化涂膜的硬度,硬度由3B增加到H,同时附着力也由5级提高到0级,同时因其良好的触变性,可以大大改善印刷性能,含量为0.5wt%最佳。同时用傅里叶变换衰减全反射红外光谱(ATR-FTIR)研究光固化过程存在的氧阻聚问题,当光引发剂Darocue1173含量为8wt%时,表层双键转化率可达96.02%,是抑制该抗刻蚀剂氧阻聚的有效方法。
