[发明专利]光刻胶组合物及其应用

说明书

本公开提供了一种光刻胶组合物，包括：化学放大基体，化学放大基体包括聚合物树脂、光致酸产生剂和溶剂；溶解抑制剂，为包含重氮萘醌结构的小分子材料。本公开还提供了该光刻胶组合物的应用。本公开的光刻胶组合物通过加入具有重氮萘醌结构的溶解抑制剂，可实现高留膜率的超薄光刻胶膜层，同时增加曝光区与非曝光区域的化学对比度，实现了光刻灵敏度、对比度、分辨率的共同提升。

技术领域

本公开涉及光刻胶技术领域，具体涉及一种光刻胶组合物及其应用。

背景技术

分辨力是决定光学光刻性能的前提，传统投影式光刻受到衍射极限的影响，其极限分辨率被限制在1/2～1/4波长的范围内，进一步提高分辨力水平需要持续缩短光源波长和增大数值孔径。而该路线伴随着技术难度和成本的急剧增加，目前最顶级的极紫外光刻(Extreme Ultra-violet，EUV)从设备制造成本、工程技术，以及光刻材料的角度都已逼近这条发展路线的极限。

为了突破传统分辨力衍射极限瓶颈，近年来研究人员提出了多种新型光学光刻技术，例如基于飞秒激光技术的双光子吸收光刻、基于激发辐射抑制的荧光超分辨光刻、基于表面等离子体激发的SP超衍射光刻等。这些技术有望替代传统的投影式光刻，成为新一代低成本、高效、大面积的纳米光刻技术。

然而，新型光刻技术所配套的特殊光刻胶材料却很少被文献或专利所报道。作为研究工作，新型高分辨光刻技术的验证所采用的材料几乎都是商用的光刻胶。目前的高分辨光刻胶通常要求纳米级(100纳米以下)分辨率，该分辨率需要超薄的光刻胶膜层以防止纳米图形倒塌，以及对主体树脂分子、感光材料、添加成分等针对性的优化，而传统对应波长的商用光刻胶往往不能满足要求。例如针对I线(365nm波长)的纳米级光刻技术，传统的商用I线光刻胶是基于微米量级的厚度，以及大于350nm分辨率进行优化的，所以难以直接用于纳米级分辨光刻的验证，而具备更高分辨率的商用深紫外光刻胶在近紫外波段通常不具备足够的感光性能。

因此，对于超高分辨光学光刻这类新兴技术，现有的光刻胶材料难以匹配其技术验证和工艺研发，需要针对性地开发新的光刻胶材料。

发明内容

(一)要解决的技术问题

针对上述问题，本公开提供了一种光刻胶组合物及其应用，用于解决传统光刻胶难以实现超薄的光刻胶膜层、达到超高分辨率等技术问题。

(二)技术方案

本公开一方面提供了一种光刻胶组合物，包括：化学放大基体，化学放大基体包括聚合物树脂、光致酸产生剂和溶剂；溶解抑制剂，为包含重氮萘醌(DNQ)结构的小分子材料。

进一步地，聚合物树脂为对羟基苯乙烯类树脂、丙烯酸酯类树脂或由对羟基苯乙烯类单体、丙烯酸酯类单体共聚得到的树脂。

进一步地，聚合物树脂含有酸不稳定基团的重复单元。

进一步地，聚合物树脂分子量为2000～100000；聚合物树脂占光刻胶组合物的重量百分比为0.5～10％。

进一步地，溶解抑制剂为包含2～10个重氮萘醌结构的基团且该基团以磺酸酯的形式接枝在含有2～10个酚羟基的多酚骨架结构上的分子。

进一步地，溶解抑制剂的结构如下式III～式VI所示：

其中：R₄＝H，或者但R₄不全为H；R₅＝碳原子数为1～5的烷基；n＝1～5；o＝1～10；p＝1～10；q＝0～4。

进一步地，溶解抑制剂占光刻胶组合物的重量百分比为0.1％～3％。

进一步地，光致酸产生剂为非离子型磺酸酯类结构或离子型鎓盐类结构的化合物；光致酸产生剂占光刻胶组合物的重量百分比为0.1％～5％。