[發明專利]基于六芳基聯咪唑分子開關的紫外正性光刻膠及使用方法

在審

• 申請號: 202110490116.8
• 申請日: 2021-05-06
• 公開（公告）號: CN113341653A
• 公開（公告）日: 2021-09-03
• 發明（設計）人: 朱明強;向詩力;李沖
• 申請（專利權）人: 湖北高碳光電科技有限公司
• 主分類號: G03F7/039
• 分類號: G03F7/039
• 代理公司: 武漢華之喻知識產權代理有限公司 42267
• 代理人: 彭翠;曹葆青

本發明屬于微電子加工材料技術領域，更具體地，涉及一種基于六芳基聯咪唑分子開關的紫外正性光刻膠及使用方法。其包括含低聚物二元醇、官能化的六芳基聯咪唑分子開關交聯劑以及自由基淬滅劑的A膠和包含催化劑和二異氰酸酯的B膠。利用該光刻膠進行光刻時，該光刻膠聚合物曝露于紫外光照下，六芳基聯咪唑(HABI)單元中兩個咪唑環之間的動態C?N共價鍵響應光照裂解，含動態HABI單元的高分子聚合物因此解聚形成低聚物；自由基淬滅劑用于確保該光刻膠在曝光解聚形成低聚物后不會自發復原，從而保證光刻膠曝光部分形成的低聚物能溶解于顯影液中，而未曝光部分不會被顯影液溶解，顯影后得到具有高分辨率的正性圖案。

技術領域

本發明屬于微電子加工材料技術領域，更具體地，涉及一種基于六芳基聯咪唑分子開關的紫外正性光刻膠及使用方法。

背景技術

光刻膠是電子化學品中技術壁壘最高的材料，具有純度要求高、生產工藝復雜、前期投資大、技術積累期長等特征，屬于資本技術雙密集型產業。光刻膠主要應用于光電信息產業的微細圖形線路的加工制作，是印刷線路板(PCB)、液晶顯示屏(LCD)與半導體產業鏈的上游關鍵材料。

光刻技術通過不斷縮短所用光源的波長來提高分辨率。目前，深紫外光刻被普遍使用。深紫外因波長更短，可顯著減少衍射現象，大大提高光刻膠投影曝光分辨率。深紫外光刻膠的研究始于20世紀90年代，因之前使用的酚醛樹脂-重氮萘醌體系在248納米處有強的非光漂白性吸收,光敏性很差，無法繼續用于深紫外光刻工藝中。為此，人們后續開發了其他幾種體系的成膜樹脂，如聚甲基丙烯酸甲酯及其衍生物、聚對羥基苯乙烯及其衍生物與N取代的馬來酰亞胺衍生物等。它們普遍采用化學增幅型技術路線，即在光刻膠中加入光致產酸劑，在光輻射下分解產生H⁺，催化分解或聚合，最終實現光化學成像。相應光刻膠的聚合方法除了傳統的自由基聚合外，還有研究使用可逆加成斷裂鏈轉移(RAFT)聚合手段，通過這些方法制備的光刻膠獲得了較好的圖形分辨率。但聚甲基丙烯酸甲酯及其衍生物由于成膜聚合物的抗干法腐蝕性差，限制了其應用；聚對羥基苯乙烯及其衍生物的親油性太強，存在膜易脆裂、與硅片附著力較差、在后烘過程中尺寸易收縮等問題；受限與化學增幅型技術，光致產酸劑容易和樹脂分離，且H⁺容易向未曝光區域擴散，損害分辨率；另外上述光刻膠相應的聚合機理復雜，使得研發成本普遍較高，其結構單一難于修飾，不易進行后期優化調節，且核心知識產權大都被國外所掌握，所以開發出有著良好綜合性能(成膜性好、耐刻蝕、分辨率高)、低廉容易制備、且具有自主知識產權的光刻膠勢在必行。

發明內容

針對現有技術的缺陷，本發明的目的在于提供一種基于六芳基聯咪唑分子開關的紫外正性光刻膠及其使用方法，旨在解決現有技術光刻膠結構單一難于修飾，不易后期優化調節且研發成本普遍較高的問題。

為實現上述目的，按照本發明的一個方面，提供了一種基于六芳基聯咪唑(HABI)分子開關的紫外正性光刻膠，包括A膠和B膠；其中：

所述A膠含有低聚物二元醇、官能化的六芳基聯咪唑分子開關交聯劑以及自由基淬滅劑；

所述B膠中含有催化劑和二異氰酸酯；

使用時，所述A膠和B膠混合，其中低聚物二元醇、官能化的六芳基聯咪唑分子開關交聯劑能夠在所述催化劑的催化條件下與二異氰酸酯發生逐步加成聚合，得到所述光刻膠；

利用該光刻膠進行光刻時，在紫外光照下，聚合物網絡結構中的六芳基聯咪唑單元中兩個咪唑環之間的動態C-N共價鍵響應光照裂解，聚合物因而解聚形成低聚物；所述自由基淬滅劑用于確保該光刻膠在曝光解聚形成低聚物后不會自發復原，從而保證光刻膠曝光部分形成的低聚物能被顯影液快速溶解，而未曝光部分不溶于顯影液，顯影后得到具有高分辨率的目標正性圖案。

優選地，所述低聚物二元醇為聚酯型二元醇或聚醚性二元醇；所述低聚物二元醇其分子量為200～10000。