[發明專利]正性光刻膠組成物及其制備方法

無效

• 申請號: 201110360724.3
• 申請日: 2011-11-15
• 公開（公告）號: CN102402119A
• 公開（公告）日: 2012-04-04
• 發明（設計）人: 楊洪;趙曉芳;郭玲香;林保平
• 申請（專利權）人: 東南大學
• 主分類號: G03F7/039
• 分類號: G03F7/039;G03F7/00
• 代理公司: 南京天翼專利代理有限責任公司 32112
• 代理人: 湯志武

技術領域

本發明涉及一種能夠在堿性顯影液中顯影的正性光刻膠組成物，及該光刻膠的制備方法和使用這種光刻膠產生細微圖形結構的方法。

背景技術

光刻膠(又稱光致抗蝕劑)是指通過紫外光、準分子激光、電子束、離子束、X射線等光源的照射或輻射，其溶解度發生變化的耐蝕刻薄膜材料。它具有快速固化、節省時間和低的溶劑釋放等特點，主要用于集成電路和半導體分立器件的細微圖形加工，近年來已逐步應用于光電子領域中平板顯示器的制作。由于光刻膠具有光化學敏感性，可利用其進行光化學反應，經曝光、顯影等過程，將所需要的微細圖形從掩模板復制到待加工的襯底上，然后進行刻蝕、擴散、離子注入等工藝加工。因此，光刻膠已成為光電信息產業中微細加工技術的關鍵性基礎材料。

化學增幅型光刻膠是目前光刻膠領域的主流技術。化學增幅型光刻膠是通過在基礎樹脂中加入光致產酸劑而得到的；光致產酸劑因曝光而產生酸，此酸在負性光刻膠中可催化多重交聯活動，在正性光刻膠中催化去保護反應。在正性化學增幅型光刻膠中，基礎樹脂普遍含有多羥基苯乙烯單元、被叔丁基保護的(甲基)丙烯酸單元的樹脂等。

CN1193753A報道了一種化學增幅型光刻膠，它是將不同分子量的t-BOC保護的多羥基苯乙烯的混合物作為化學增強光刻膠的基質聚合物和PAG混合在一起，它減弱了溶解速度對曝光的依賴性，但需要加入大量的光致產酸劑才能形成目標圖案，曝光后需要后烘等步驟除去未反應的酸。

JP?05-17711公開了一種包含(甲基)丙烯酸、(甲基)丙烯酸四氫呋喃和丙烯酸烷基酯的共聚物及酸性光致產酸劑的抗蝕劑組合物。這種組合物通過電沉積涂布沉積于片基上，得到一層具有高度統一性的薄膜。然而這種抗蝕劑的光敏性相對較低，此外，該工藝也需要曝光后熱處理。

發明內容

技術問題：為了解決現有化學增幅型光刻膠技術中對光致產酸劑的嚴重依賴和步驟繁瑣等眾多問題，本發明擬制備一類正性光刻膠。該光刻膠不需要添加任何感光劑、產酸劑等助劑，直接將光刻膠樹脂溶解在溶劑中就可以應用于光刻工藝中。

技術方案：

在本發明的正性光刻膠組合物中，該光刻膠可在堿性介質中顯影的，該光刻膠包括：a)光刻膠樹脂；b)光刻膠溶劑。光刻膠本身在堿性顯影液中不溶解或溶解度很小，但通過紫外照射作用，聚合物結構發生化學變化，聚合物轉變成堿溶性的。

該光刻膠樹脂優選0～25％的具有式Ia的重復結構單元

R₁為氫原子或者甲基，R₄為單元脂環優選的單元脂環為由五個碳原子或者六個碳原子組成的單環，可選的單元脂環結構如下：

最優選的單元脂環為六個碳原子組成的單環，結構如下：

光刻膠樹脂優選0～25％的Ib成分

R₂為氫原子或者甲基，R₅為二元或者三元脂環，優選的脂環可以為金剛烷基及其衍生物或者異冰片基，可選的結構如下：

最優選的結構為異冰片基或金剛烷基，結構如下：

光刻膠樹脂優選50～100％的Ic成分

R₃為氫原子或者甲基，R₆為含鄰硝基芐基結構的基團，可選的結構如下：

最優選的基團如下：

該光刻膠樹脂的聚合可通過原子轉移自由基聚合(ATRP)和可逆加成斷裂鏈轉移法(RAFT)兩種活性自由基聚合方法進行制備，光刻膠樹脂的平均分子量應該在5000～50000，優選的光刻膠樹脂的平均分子量在20000～40000之間，這里的平均分子量是通過凝膠滲透色譜儀(GPC)測量的平均分子量。

該光刻膠制作時，通常將光刻膠樹脂溶解在一定的有機溶劑中，且按重量計，光刻膠樹脂占光刻膠溶劑的5％～30％，然后旋涂在基片。所使用的溶劑一般是既能夠溶解光刻膠聚合物，又能在自身揮發后使樹脂產生均勻、平滑涂膜的有機溶劑。它們的實例包括四氫呋喃、甲基乙基酮、丙酮、環己酮、乙二醇、丙二醇、N，N-二甲基甲酰胺、乙二醇乙醚乙酸酯、甲醚、乙醚、乙酸乙酯、乙酸丁酯等。這些溶劑既能單獨使用，也能以兩種或多種的組合來使用，優選的有機溶劑有四氫呋喃和N，N-二甲基甲酰胺。這里所說的旋涂方法可以為涂膠、噴膠和氣相沉積法，最優選的方法為旋轉涂膠法。這里所用的基片可以為單晶硅片、普通玻璃、石英玻璃等，優選的基片為單晶硅和石英玻璃。