[发明专利]PNIPAM在制备具有对水和温度响应性的高分辨率电子束抗蚀剂中的应用

说明书

本发明属于微纳米加工的技术领域，公开了PNIPAM在制备具有对水和温度响应性的高分辨率电子束抗蚀剂中的应用，所述PNIPAM是负性抗蚀剂，具体应用步骤包括S1、在预处理好的基片上制备PNIPAM抗蚀剂涂层；S2、设计微纳米图案，对步骤S1制备的样品进行电子束曝光；S3、对步骤S2所得样品用显影液显影。本发明仅用纯水作为溶解性溶剂制备PNIPAM抗蚀剂，在电子曝光完成后，显影液仅使用纯水完成显影，显影后的微纳米图案具有温度响应性且该响应性不受图案结构尺寸的影响。整个实验过程绿色无毒，大大减少整个电子束曝光过程中的负担，可广泛应用于研究下一代超大规模集成电路，以及微型机械设备和其他智能设备的制造。

技术领域

本发明属于微纳米加工的技术领域，具体涉及PNIPAM在制备具有对水和温度响应性的高分辨率电子束抗蚀剂中的应用。

背景技术

电子束曝光技术是集电子光学、超高真空、精密机械、计算机自动控制等近代高新技术为一体，用电子束在表面上制造图样的工艺，现代半导体微纳米加工的重要手段，广泛应用于研究下一代超大规模集成电路、微型机械设备和其他智能设备的制造，此外还用于制造光学材料，如光栅、等离子体像素等。其中电子束抗蚀剂在电子束曝光过程中决定着微纳米图案的转移和质量的好坏。

电子束抗蚀剂有两种：正性抗蚀剂和负性抗蚀剂。常用的正性抗蚀剂有PMMA、PBS等，在电子束辐射下，交联反应占主要的，由于交联，两个或多个分子相互键合交联成网络结构更稳定的分子，平均分子量增加，在显影后经电子束照射区域的抗蚀剂被溶解掉，未被区域的抗蚀剂则保留下来。常用的负性抗蚀剂有HSQ，HBT-G等，在电子束辐射下，降解反应占主要的，由于降解分子链剪断，变短成为较小的分子，平均分子量减小，显影后经电子束照射区域的抗蚀剂保留下来，未被区域的抗蚀剂被溶解掉。正性电子束抗蚀剂以PMMA为例，在常态下为固态白色粉末，用作抗蚀剂时需要将其溶在甲基丙烯酸甲酯单体中，并加入交联剂EDMA，增塑剂邻苯二甲酸二丁酯等有机溶剂，电子束曝光后需要用显影液甲基异丁基甲酮和异丙醇的混合溶剂显影。负性抗蚀剂以HSQ为例，HSQ主要有FOX1和FOX2系列，具体为FOX12，FOX14，FOX16和FOX22，FOX24，FOX26等。FOX1系列的溶剂主要为4-甲基-2-戊酮(MIBK)，FOX2系列的溶剂主要为硅氧烷，产品名称的第二个数字代表浓度的大小，浓度愈小，旋涂中可以获得厚度愈小的胶层。电子束曝光后的显影液主要为四甲基氢氧化氨水溶液。它们以高分辨率、曝光容限大、灵敏度高深受欢迎，但仍存在许多不足之处，比如说抗蚀剂的制备和显影过程需要在通风橱内进行，且大部分都需要在有机溶剂溶解，这些有机溶剂不是绿色的，是有毒的，对人体和实验室安全都有一定的危害，并且对环境会造成一定的负担。整个实验过程具有耗费时间较长，投资成本高等问题。

发明内容

针对目前现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供PNIPAM在制备具有对水和温度响应性的高分辨率电子束抗蚀剂中的应用。实验证明高分辨的电子束PNIPAM抗蚀剂是一种负性抗蚀剂，该抗蚀剂在制作过程中只需溶解在纯水里，电子束曝光后也只需用纯水就可以完成显影，制作过程十分简单，成本较低。经过测试，该抗蚀剂具有良好的温度响应性，且分辨率高、灵敏度高、附着力强。

本申请中PNIPAM代表的是聚(N-异丙基丙烯酰胺)。

本发明首先提供PNIPAM在制备具有对水和温度响应性的高分辨率电子束抗蚀剂中的应用。

进一步地，本发明采用PNIPAM是作为负性抗蚀剂。

作为一种具体的处理，所述应用可以包括以下步骤：

S1、在预处理好的基片上制备PNIPAM抗蚀剂涂层；

S2、设计微纳米图案，对步骤S1制备的样品进行电子束曝光；

S3、对步骤S2所得样品用显影液显影。