[發(fā)明專利]具有高松弛能力、高耐化學(xué)品性和機(jī)械穩(wěn)定性的微圖案化層用復(fù)合組合物

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 200680002775.6
• 申請(qǐng)日: 2006-01-20
• 公開（公告）號(hào): CN101107568A
• 公開（公告）日: 2008-01-16
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: C·貝克－威靈格;P·卡爾梅斯;H·施米特;檜野悅子;野口光敏;齋藤義一;大熊典夫
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 佳能株式會(huì)社
• 主分類號(hào): G03F7/075
• 分類號(hào): G03F7/075;C08G77/14;C08L83/06
• 代理公司: 中國國際貿(mào)易促進(jìn)委員會(huì)專利商標(biāo)事務(wù)所
• 代理人: 王健

本發(fā)明涉及基于含環(huán)氧基的有機(jī)和無機(jī)組分的復(fù)合組合物，具 有由這一復(fù)合組合物獲得的圖案化涂層的圖案化模制品和基材，和此 類基材和模制品的制備方法。所述圖案可以包括微圖案。

溶膠凝膠衍生的無機(jī)材料通常具有高溫耐性、高的耐化學(xué)品性 和高的機(jī)械穩(wěn)定性。缺陷之一是需要在加工期間使用高溫以獲得完全 密實(shí)的體系。所謂的雜化材料或無機(jī)-有機(jī)分子復(fù)合材料可以部分地 克服這些缺點(diǎn)，但是仍然具有缺乏高松弛能力的問題，這歸因于該網(wǎng) 絡(luò)仍具有高的三維交聯(lián)度。因此，如果必須制造無應(yīng)力薄膜或涂層， 這類材料可能引起嚴(yán)重的問題。具體地說，對(duì)于其中應(yīng)力完全不適合 的應(yīng)用來說，例如光學(xué)裝置或微電子器件，尤其是敏感性光學(xué)裝置或 微電子器件，使用這類材料是極其困難的。

文獻(xiàn)描述了許多雜化材料，但是所有它們的特征在于顯示上述 問題的三維交聯(lián)骨架。已經(jīng)存在許多通過將有機(jī)聚合物添加到這些材 料中以克服這些問題的嘗試。這樣，可以改進(jìn)松弛行為，但是是以機(jī) 械穩(wěn)定性和降低的耐有機(jī)溶劑性為代價(jià)的。這樣導(dǎo)致溶脹或甚至聚合 物組分溶于有機(jī)溶劑中，不能獲得所需的機(jī)械穩(wěn)定性，所述機(jī)械穩(wěn)定 性對(duì)在微圖案化之后保持形狀是尤其重要的。如果涉及可微圖案化的 體系，有關(guān)形狀穩(wěn)定性、耐化學(xué)品性、松弛和材料設(shè)計(jì)方面的要求變 得復(fù)雜得多，原因在于用于光學(xué)構(gòu)圖方法的大多數(shù)有機(jī)單體具有不足 以滿足上述要求的性能。

因此，本發(fā)明的目的是提供例如通過光刻制備微圖案的成膜體 系，所述微圖案具有充分的松弛行為以避免在圖案體系中的高殘余應(yīng) 力，同時(shí)，所述微圖案是化學(xué)耐性的并具有高的形狀穩(wěn)定性。另外， 該體系應(yīng)該適合于相應(yīng)的圖案化模制品的制備。

令人驚訝地，這一目的通過包含以下物質(zhì)的復(fù)合組合物達(dá)到：

a)以下物質(zhì)的水解產(chǎn)物和/或縮合物：

a1)至少一種含至少一個(gè)烷基的可水解烷基硅烷，優(yōu)選其中至 少一個(gè)烷基包含至少3個(gè)碳原子，

a2)至少一種含至少一個(gè)芳基的可水解芳基硅烷或至少一種含 至少一個(gè)烷芳基的可水解烷芳基硅烷，和

a3)至少一種含環(huán)氧基的可水解硅烷，

b)至少一種含至少2個(gè)環(huán)氧基的有機(jī)化合物，和

c)陽離子引發(fā)劑。

使用這一復(fù)合組合物，可以獲得具有優(yōu)異性能的圖案化層。因 此，本發(fā)明還提供可由以下步驟獲得的具有圖案化涂層的基材或圖案 化模制品：

A)將所述復(fù)合組合物涂覆到基材上或?qū)⑺湃肽＞咧校?

C)將所述復(fù)合組合物的形成的層構(gòu)圖輻射以部分固化，

D)對(duì)該涂層進(jìn)行熱處理以進(jìn)一步固化，和

E)通過用溶劑處理該涂層而將其顯影。

所獲得的在該基材上的層和模制品基本上或完全無應(yīng)力并顯示 顯著的形狀穩(wěn)定性，尤其是就微圖案而言。另外，所獲得的體系顯示 優(yōu)異的耐化學(xué)腐蝕性，甚至通過堿性介質(zhì)仍如此。

不希望受到任何理論的束縛，據(jù)信本發(fā)明體系的優(yōu)異性能至少 部分地源于所包括的組分的復(fù)雜的相互作用。含環(huán)氧基的硅烷(在下 文中還稱為環(huán)氧基硅烷)和有機(jī)多官能化環(huán)氧化物的組合物可以在由 光引發(fā)劑引發(fā)的縮聚反應(yīng)中連接在一起。這一反應(yīng)也是光刻加工的應(yīng) 用基礎(chǔ)。然而，單單這一組合物在反應(yīng)期間顯示強(qiáng)烈的收縮，這導(dǎo)致 高的殘余應(yīng)力。出人意料地，這可以通過另外使用烷基硅烷，優(yōu)選一 烷基硅烷和/或二烷基硅烷，和芳基硅烷或烷芳基硅烷來克服。據(jù)信， 通過產(chǎn)生改進(jìn)的松弛行為而實(shí)現(xiàn)層中的應(yīng)力降低主要由烷基硅烷引 起。事實(shí)上，使用此類具有較長烷基鏈例如己基的烷基硅烷產(chǎn)生完全 無應(yīng)力的薄膜。因此，優(yōu)選使用此種烷基硅烷，其具有至少一個(gè)含3 個(gè)或更多個(gè)碳原子的烷基。采用含2個(gè)烷基的烷基硅烷(二烷基硅烷) 可以觀察到相同的行為，它們形成具有較小交聯(lián)密度的線性結(jié)構(gòu)。另 一方面，芳基硅烷或烷芳基硅烷似乎對(duì)觀察到的通過圖案形成方法如 光刻產(chǎn)生的微圖案的良好形狀穩(wěn)定性具有重要的貢獻(xiàn)。