[发明专利]一种紫外正型光刻胶

说明书

本发明提出了一种可以用高压汞灯或输出波长为355nm的Nd:YAG激光的三倍频激光进行曝光的紫外正型光刻胶，该光刻胶由成膜树脂2,8,14,20,26,32,38,44‑八（对羟基苯基）杯[8]芳烃、感光剂7,8‑二（2‑重氮‑1,2‑二氢‑1‑氧‑5‑萘磺酰氧基）‑4‑甲基香豆素和混合溶剂乙二醇甲醚乙酸酯和乳酸乙酯构成。该光刻胶经涂胶、前烘、曝光、显影等步骤，所得光刻线条的分辨率可以达到0.35μm，且光刻线条边缘陡直平滑，无针孔问题。

技术领域

本发明属于微电子制造技术领域中所用的关键性基础材料光刻胶，具体地说，涉及一种用于实现光刻制造工艺的紫外正型光刻胶。

背景技术

光刻胶(Photoresist)，又称光致抗蚀剂或光阻，是指通过紫外光、电子束、粒子束、x射线等的照射或辐照，其溶解度发生变化的耐蚀薄膜材料。光刻胶是完成光刻工艺的关键性基础材料。不同的光刻技术需要相应的光刻胶与之配套，光刻胶属于高技术产品。

光刻胶通常由成膜树脂、感光剂、溶剂和一些添加剂组成，其最实用的两个性能是灵敏度和分辨率。灵敏度是指光刻胶发生光化学变化时所需要的光能量(通常用mJ/cm²表示)，光刻胶灵敏度越高，所需曝光时间就越短；分辨率是指能在光刻胶上再现的最小特征尺寸，它对曝光设备和曝光工艺有依赖性；此外光刻胶的抗干蚀刻能力也很重要。

根据光刻胶的用途，可大致分为三类：a.粗蚀刻用，如用于制作普通印刷电路版(PCB)；b.半微细光刻用，如用于制作细金属滤器，厚膜集成电路(IC)等；c.微细光刻用，用于制作集成电路(IC)、大规模集成电路(LSIC)和超大规模集成电路(ULSI)等。本发明所涉及的光刻胶属于c类。

根据曝光前后光刻胶溶解度变化情况，光刻胶可以分为正型光刻胶和负型光刻胶。经曝光和显影而使溶解度增加的是正型光刻胶，反之则是负型光刻胶。

根据曝光光源和辐射源的不同，又可分为紫外光刻胶(包括紫外正型和紫外负型光刻胶)、深紫外光刻胶(248nm光刻胶)、极紫外光刻胶(包括193nm和157nm光刻胶)、电子束胶、粒子束胶和x射线胶等。本发明属于紫外正型光刻胶。

到目前为止，紫外光刻胶是应用最为广泛、工艺成熟、配套技术非常完善的光刻胶，而紫外正型光刻胶由于不存在胶膜溶胀问题，分辨率较高，且其抗干法蚀刻的能力也较强，耐热性好，去胶方便，因此在集成电路的微细加工过程中得到了广泛的应用。但目前所用的紫外正型光刻胶，如线性酚醛树脂系紫外正型光刻胶(如Shipley公司的AZ-1500光刻胶等)，由于其所用的成膜树脂线性酚醛树脂是通过苯酚(或取代苯酚)与甲醛的缩聚反应得到，导致其分子量分布宽而不易控制(武玲，余尚先，正性光致抗蚀剂主要成膜树脂——酚醛树脂，感光材料，1994，4期，P3～8，43)；而采用聚取代乙烯共-N-取代马来酰亚胺(Richard S.Turner,Robert A.Arcus,Conrad G.Houle,William R.Schleigh,High-TgBase-soluble copolymers as novolac replacements for positive photoresists,Polymer Engineering and Science,1986,26(16):1096-1100)或聚N-取代丙烯酰胺共N-取代马来酰亚胺(欧洲专利EP 1577330A1)作为成膜树脂的耐高温紫外正型光刻胶，由于其成膜树脂是通过自由基共聚合得到的，同样导致其分子量分布宽而不易控制。这些问题将导致光刻胶的成像反差降低，显影后的光刻胶线条边缘粗糙度较大，并使光刻胶容易出现针孔现象，由此将难以进一步提高光刻胶的分辨率与质量。

发明内容

本发明针对光刻胶的上述不足，提供一种新型紫外正型光刻胶，其成膜树脂为一种杯[8]芳烃的衍生物，该衍生物是一种分子玻璃材料，具有固定的分子结构、单一的分子量分布，且分子间无链缠绕.此外，该光刻胶的感光剂为香豆素的衍生物，与上述成膜树脂可以很好的匹配。再与相关溶剂复合，即得本发明的光刻胶。