[發(fā)明專利]化學(xué)放大膠組合物及其在紫外光刻的應(yīng)用

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201810032040.2
• 申請(qǐng)日: 2018-01-12
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN110032040B
• 公開(kāi)（公告）日: 2020-09-22
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 楊國(guó)強(qiáng);袁華;彭曉曼;王亞飛;王亮乾;許箭;郭旭東;王雙青
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國(guó)科學(xué)院化學(xué)研究所
• 主分類號(hào): G03F7/004
• 分類號(hào): G03F7/004;G03F7/039;G03F7/20
• 代理公司: 北京知元同創(chuàng)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 11535
• 代理人: 劉元霞

本發(fā)明涉及一系列以四苯基呋喃、四苯基吡咯、四苯基噻吩、五苯基吡啶、四苯基雙酚A、杯芳烴型雙酚A為核的分子玻璃化合物為主體材料，輔以光致產(chǎn)酸劑、溶劑等組合而成的化學(xué)放大型光刻膠組合物。將該光刻膠組合物旋涂于基片上可制得厚度均勻的光刻膠薄膜，應(yīng)用于200?450nm的紫外光源曝光，尤其適用于365nm I線光刻、248nm深紫外光刻、436nm G線光刻等遠(yuǎn)場(chǎng)及近場(chǎng)光刻技術(shù)，諸如紫外曝光機(jī)、365nm激光直寫(xiě)近場(chǎng)光刻、365nm激光干涉光刻等紫外光刻技術(shù)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及多種以分子玻璃為主體材料，輔以光致產(chǎn)酸劑、溶劑等混合而成的化學(xué)放大型光刻膠組合物配方，應(yīng)用于200-450nm的紫外光源曝光，尤其適用于365nm I線光刻、248nm深紫外光刻、436nm G線光刻等遠(yuǎn)場(chǎng)及近場(chǎng)光刻技術(shù)，諸如紫外曝光機(jī)、365nm激光直寫(xiě)近場(chǎng)光刻、365nm激光干涉光刻等紫外光刻技術(shù)。

背景技術(shù)

紫外光刻技術(shù)是工業(yè)和科研上常用來(lái)制備亞微米結(jié)構(gòu)的方法，其采用汞燈光源或者365nm激光光源，光源穩(wěn)定制造成本低，是亞微米結(jié)構(gòu)制備技術(shù)的不二之選。其曝光方式有接觸式曝光，鄰近式曝光和投影式曝光。365nm曝光機(jī)即應(yīng)用的接觸式曝光。這些曝光方式受到以波長(zhǎng)為代表的光學(xué)分辨率極限限制。為了實(shí)現(xiàn)使用低成本曝光技術(shù)得到更精細(xì)的納米結(jié)構(gòu)的目的，科研工作者們開(kāi)發(fā)了很多突破光學(xué)分辨率極限的方法。干涉光刻和近場(chǎng)光刻就是其中兩種。干涉光刻設(shè)備簡(jiǎn)單、不需要光學(xué)掩膜，其理論分辨率取決于干涉光波長(zhǎng)和入射角，實(shí)際可以通過(guò)優(yōu)化光刻工藝提高分辨率，比如增大曝光劑量閾值可以實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)小于1/4光波長(zhǎng)的圖形分辨率。近場(chǎng)光刻是相對(duì)于遠(yuǎn)場(chǎng)光刻而言，將掩膜與光刻膠間的間隙控制在光波長(zhǎng)以下甚至為零，掩膜圖形可以忠實(shí)地成像于光刻膠表面，其圖形分辨率不再與入射光波長(zhǎng)有關(guān)，而只取決于掩膜的圖形尺寸。

目前商用的I線光刻膠主要是由線性酚醛樹(shù)脂、重氮萘醌型感光劑、溶劑以及一些添加劑如溶解促進(jìn)劑、表面活性劑或者紫外線吸收劑等組成。其原理是非曝光區(qū)的重氮萘醌的疏水作用力及與酚醛樹(shù)脂的氫鍵、靜電、偶合作用等抑制其在顯影液中的溶解，而曝光區(qū)的重氮基團(tuán)轉(zhuǎn)變?yōu)橄┩陲@影液中進(jìn)一步轉(zhuǎn)變?yōu)檐峄人幔M(jìn)一步促進(jìn)了酚醛樹(shù)脂的溶解，從而實(shí)現(xiàn)溶解度的反差，得到正性光刻圖形。這類光刻膠通常感光不靈敏，加入的感光劑量很大甚至達(dá)到50％的含量。而且高分子的分子量分布不一，在光刻精密圖形時(shí)，會(huì)存在線邊緣粗糙降低分辨率等問(wèn)題。

發(fā)明內(nèi)容

為克服現(xiàn)有紫外光刻膠的不足，豐富紫外光刻膠的種類，滿足更高性能的需求，本發(fā)明以分子玻璃化合物為主體材料，輔以光致產(chǎn)酸劑等，以達(dá)到提高靈敏度、分辨率、線邊緣粗糙度、穩(wěn)定性等目的。

本發(fā)明的技術(shù)方案如下：

一種化學(xué)放大型光刻膠組合物，包括主體材料、光致產(chǎn)酸劑、溶劑，所述主體材料為選自通式(I)、(II)、(III)、(IV)所示的化合物中的一種或多種，

其中，X獨(dú)立地選自NH、S或O，Y為N，R獨(dú)立地選自H、OH、酸敏基團(tuán)，且至少一個(gè)R為酸敏基團(tuán)，所述酸敏基團(tuán)優(yōu)選自如下結(jié)構(gòu)：-O-CO-OC_1-20烷基(例如)或-O-CO-C_1-20烷基；

Z獨(dú)立地選自H、C_1-8烷基、-COOC_1-8烷基(例如)、R’獨(dú)立地選自H、OH或酸敏基團(tuán)，且至少一個(gè)R’為酸敏基團(tuán)，所述酸敏基團(tuán)獨(dú)立的優(yōu)選自-OC_1-8烷基、-OCOOC_1-8烷基(例如)、

所述的烷基為直鏈或支鏈烷基，例如，甲基、乙基、丙基、丁基、異丁基、叔丁基等。

所述光致產(chǎn)酸劑為對(duì)200-450nm的紫外波段有響應(yīng)，并具有一定的光致產(chǎn)氫量子產(chǎn)率和酸擴(kuò)散系數(shù)。可選為等化合物中的一種或幾種。

根據(jù)本發(fā)明，所述光致產(chǎn)酸劑優(yōu)選為