[发明专利]化学放大胶组合物及其在紫外光刻的应用

说明书

本发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、四苯基双酚A、杯芳烃型双酚A为核的分子玻璃化合物为主体材料，辅以光致产酸剂、溶剂等组合而成的化学放大型光刻胶组合物。将该光刻胶组合物旋涂于基片上可制得厚度均匀的光刻胶薄膜，应用于200‑450nm的紫外光源曝光，尤其适用于365nm I线光刻、248nm深紫外光刻、436nm G线光刻等远场及近场光刻技术，诸如紫外曝光机、365nm激光直写近场光刻、365nm激光干涉光刻等紫外光刻技术。

技术领域

本发明涉及多种以分子玻璃为主体材料，辅以光致产酸剂、溶剂等混合而成的化学放大型光刻胶组合物配方，应用于200-450nm的紫外光源曝光，尤其适用于365nm I线光刻、248nm深紫外光刻、436nm G线光刻等远场及近场光刻技术，诸如紫外曝光机、365nm激光直写近场光刻、365nm激光干涉光刻等紫外光刻技术。

背景技术

紫外光刻技术是工业和科研上常用来制备亚微米结构的方法，其采用汞灯光源或者365nm激光光源，光源稳定制造成本低，是亚微米结构制备技术的不二之选。其曝光方式有接触式曝光，邻近式曝光和投影式曝光。365nm曝光机即应用的接触式曝光。这些曝光方式受到以波长为代表的光学分辨率极限限制。为了实现使用低成本曝光技术得到更精细的纳米结构的目的，科研工作者们开发了很多突破光学分辨率极限的方法。干涉光刻和近场光刻就是其中两种。干涉光刻设备简单、不需要光学掩膜，其理论分辨率取决于干涉光波长和入射角，实际可以通过优化光刻工艺提高分辨率，比如增大曝光剂量阈值可以实现远小于1/4光波长的图形分辨率。近场光刻是相对于远场光刻而言，将掩膜与光刻胶间的间隙控制在光波长以下甚至为零，掩膜图形可以忠实地成像于光刻胶表面，其图形分辨率不再与入射光波长有关，而只取决于掩膜的图形尺寸。

目前商用的I线光刻胶主要是由线性酚醛树脂、重氮萘醌型感光剂、溶剂以及一些添加剂如溶解促进剂、表面活性剂或者紫外线吸收剂等组成。其原理是非曝光区的重氮萘醌的疏水作用力及与酚醛树脂的氢键、静电、偶合作用等抑制其在显影液中的溶解，而曝光区的重氮基团转变为烯酮在显影液中进一步转变为茚基羧酸，进一步促进了酚醛树脂的溶解，从而实现溶解度的反差，得到正性光刻图形。这类光刻胶通常感光不灵敏，加入的感光剂量很大甚至达到50％的含量。而且高分子的分子量分布不一，在光刻精密图形时，会存在线边缘粗糙降低分辨率等问题。

发明内容

为克服现有紫外光刻胶的不足，丰富紫外光刻胶的种类，满足更高性能的需求，本发明以分子玻璃化合物为主体材料，辅以光致产酸剂等，以达到提高灵敏度、分辨率、线边缘粗糙度、稳定性等目的。

本发明的技术方案如下：

一种化学放大型光刻胶组合物，包括主体材料、光致产酸剂、溶剂，所述主体材料为选自通式(I)、(II)、(III)、(IV)所示的化合物中的一种或多种，

其中，X独立地选自NH、S或O，Y为N，R独立地选自H、OH、酸敏基团，且至少一个R为酸敏基团，所述酸敏基团优选自如下结构：-O-CO-OC_1-20烷基(例如)或-O-CO-C_1-20烷基；

Z独立地选自H、C_1-8烷基、-COOC_1-8烷基(例如)、R’独立地选自H、OH或酸敏基团，且至少一个R’为酸敏基团，所述酸敏基团独立的优选自-OC_1-8烷基、-OCOOC_1-8烷基(例如)、

所述的烷基为直链或支链烷基，例如，甲基、乙基、丙基、丁基、异丁基、叔丁基等。

所述光致产酸剂为对200-450nm的紫外波段有响应，并具有一定的光致产氢量子产率和酸扩散系数。可选为等化合物中的一种或几种。

根据本发明，所述光致产酸剂优选为