[发明专利]基于六芳基联咪唑分子开关的紫外正性光刻胶及使用方法

说明书

本发明属于微电子加工材料技术领域，更具体地，涉及一种基于六芳基联咪唑分子开关的紫外正性光刻胶及使用方法。其包括含低聚物二元醇、官能化的六芳基联咪唑分子开关交联剂以及自由基淬灭剂的A胶和包含催化剂和二异氰酸酯的B胶。利用该光刻胶进行光刻时，该光刻胶聚合物曝露于紫外光照下，六芳基联咪唑(HABI)单元中两个咪唑环之间的动态C‑N共价键响应光照裂解，含动态HABI单元的高分子聚合物因此解聚形成低聚物；自由基淬灭剂用于确保该光刻胶在曝光解聚形成低聚物后不会自发复原，从而保证光刻胶曝光部分形成的低聚物能溶解于显影液中，而未曝光部分不会被显影液溶解，显影后得到具有高分辨率的正性图案。

技术领域

本发明属于微电子加工材料技术领域，更具体地，涉及一种基于六芳基联咪唑分子开关的紫外正性光刻胶及使用方法。

背景技术

光刻胶是电子化学品中技术壁垒最高的材料，具有纯度要求高、生产工艺复杂、前期投资大、技术积累期长等特征，属于资本技术双密集型产业。光刻胶主要应用于光电信息产业的微细图形线路的加工制作，是印刷线路板(PCB)、液晶显示屏(LCD)与半导体产业链的上游关键材料。

光刻技术通过不断缩短所用光源的波长来提高分辨率。目前，深紫外光刻被普遍使用。深紫外因波长更短，可显著减少衍射现象，大大提高光刻胶投影曝光分辨率。深紫外光刻胶的研究始于20世纪90年代，因之前使用的酚醛树脂-重氮萘醌体系在248纳米处有强的非光漂白性吸收,光敏性很差，无法继续用于深紫外光刻工艺中。为此，人们后续开发了其他几种体系的成膜树脂，如聚甲基丙烯酸甲酯及其衍生物、聚对羟基苯乙烯及其衍生物与N取代的马来酰亚胺衍生物等。它们普遍采用化学增幅型技术路线，即在光刻胶中加入光致产酸剂，在光辐射下分解产生H⁺，催化分解或聚合，最终实现光化学成像。相应光刻胶的聚合方法除了传统的自由基聚合外，还有研究使用可逆加成断裂链转移(RAFT)聚合手段，通过这些方法制备的光刻胶获得了较好的图形分辨率。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蚀性差，限制了其应用；聚对羟基苯乙烯及其衍生物的亲油性太强，存在膜易脆裂、与硅片附着力较差、在后烘过程中尺寸易收缩等问题；受限与化学增幅型技术，光致产酸剂容易和树脂分离，且H⁺容易向未曝光区域扩散，损害分辨率；另外上述光刻胶相应的聚合机理复杂，使得研发成本普遍较高，其结构单一难于修饰，不易进行后期优化调节，且核心知识产权大都被国外所掌握，所以开发出有着良好综合性能(成膜性好、耐刻蚀、分辨率高)、低廉容易制备、且具有自主知识产权的光刻胶势在必行。

发明内容

针对现有技术的缺陷，本发明的目的在于提供一种基于六芳基联咪唑分子开关的紫外正性光刻胶及其使用方法，旨在解决现有技术光刻胶结构单一难于修饰，不易后期优化调节且研发成本普遍较高的问题。

为实现上述目的，按照本发明的一个方面，提供了一种基于六芳基联咪唑(HABI)分子开关的紫外正性光刻胶，包括A胶和B胶；其中：

所述A胶含有低聚物二元醇、官能化的六芳基联咪唑分子开关交联剂以及自由基淬灭剂；

所述B胶中含有催化剂和二异氰酸酯；

使用时，所述A胶和B胶混合，其中低聚物二元醇、官能化的六芳基联咪唑分子开关交联剂能够在所述催化剂的催化条件下与二异氰酸酯发生逐步加成聚合，得到所述光刻胶；

利用该光刻胶进行光刻时，在紫外光照下，聚合物网络结构中的六芳基联咪唑单元中两个咪唑环之间的动态C-N共价键响应光照裂解，聚合物因而解聚形成低聚物；所述自由基淬灭剂用于确保该光刻胶在曝光解聚形成低聚物后不会自发复原，从而保证光刻胶曝光部分形成的低聚物能被显影液快速溶解，而未曝光部分不溶于显影液，显影后得到具有高分辨率的目标正性图案。

优选地，所述低聚物二元醇为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为200～10000。