一种化学放大型I线光刻胶及其制备与使用方法与流程

本发明涉及光刻胶，具体为一种化学放大型i线光刻胶及其制备与使用方法。

背景技术：

1、所谓光刻胶，是指通过紫外光、电子束、离子束、x射线等的照射或辐射，其溶解度发生变化的耐刻蚀薄膜材料。由感光树脂、增感剂和溶剂3中主要成分组成的对光敏感的混合液体。随着集成电路及器件的研制开发，在大规模集成电路、超大规模集成电路中光刻胶的分辨率越来越高。

2、光刻胶对光敏感，光刻胶的保质期比较短，尤其是高档光刻胶，一般保质期在六个月以内。而且由于光能和热能都可以激活光刻胶，所以存储和运输都必须在密闭、低温、不透光的环境中。一旦超过存储器或者存储温度范围，正性胶会发生感光延迟，负性胶就会发生交联。

技术实现思路

1、本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种化学放大型i线光刻胶及其制备与使用方法，以解决化学放大型i线光刻胶能量稳定性问题。

2、为了实现本发明之目的，本技术提供以下技术方案。

3、在第一方面中，本技术提供一种化学放大型i线光刻胶，所述光刻胶包括以下质量百分比的各组分：

4、

5、

6、其中，所述聚合物树脂为聚羟基苯乙烯类聚合物树脂。

7、在第一方面的一种实施方式中，所述聚羟基苯乙烯类聚合物树脂包括第一聚羟基苯乙烯类聚合物树脂和第二聚羟基苯乙烯类聚合物树脂；

8、所述第一聚羟基苯乙烯类聚合物树脂为羟基苯乙烯化合物、苯乙烯化合物和丙烯酸叔丁酯化合物的共聚物；所述第二聚羟基苯乙烯类聚合物树脂为羟基苯乙烯化合物、苯乙烯化合物和对甲氧基苯乙烯化合物的共聚物。

9、在第一方面的一种实施方式中，所述第一聚羟基苯乙烯类聚合物树脂的质量为光刻胶的8～17.5％，所述第二聚羟基苯乙烯类聚合物树脂的质量为光刻胶的2～2.5％。

10、在第一方面的一种实施方式中，所述光刻胶还包括如下技术特征中的至少一项：

11、a1)所述第一聚羟基苯乙烯类聚合物树脂重均分子量为15000～26000；

12、a2)所述第一聚羟基苯乙烯类聚合物树脂的分子量分布系数为pdi<2.5；

13、a3)所述第一聚羟基苯乙烯类聚合物树脂由如下摩尔比的各组分共聚得到：

14、羟基苯乙烯化合物 50～70％；

15、苯乙烯化合物 10～30％；

16、丙烯酸叔丁酯化合物 补足100％；

17、a4)所述第二聚羟基苯乙烯类聚合物树脂的重均分子量为8000～15000；

18、a5)所述第二聚羟基苯乙烯类聚合物树脂的分子量分布系数为pdi<2.5；

19、a6)所述第二聚羟基苯乙烯类聚合物树脂由如下摩尔比的各组分共聚得到：

20、羟基苯乙烯化合物 60～80％；

21、苯乙烯化合物 5～15％；

22、对甲氧基苯乙烯化合物 补足100％。

23、在第一方面的一种实施方式中，所述光刻胶还包括如下技术特征中的至少一项：

24、b1)所述光酸选自离子型光酸或非离子型光酸中的至少一种；

25、b2)所述酸猝灭剂选自三乙醇胺、四丁基氢氧化铵、三(3,6二氧杂庚基)胺、三辛胺、三异丙醇胺、三乙烯二胺、2-乙基-n,n-双(2-乙己基)-1-己胺、2-苯基苯并咪唑或二苯胺中的至少一种；

26、b3)所述稳定剂选自抗氧化剂中的至少一种；

27、b4)所述流平剂选自3m氟碳表面活性剂fc-4430或特洛伊troysol s366中的至少一种；

28、b5)所述溶剂选自丙二醇甲醚醋酸酯、丙二醇甲醚、乳酸乙酯、苯甲醚、丙二醇单醋酸酯、丙二醇单乙醚、二缩乙二醇甲醚、二缩乙二醇乙醚、二缩乙二醇甲乙醚、醋酸丁酯、醋酸新戊酯、甲基乙基酮、甲基异丁基酮、环戊酮、环己酮、双丙酮醇或γ-丁内脂中的至少一种。

29、在第一方面的一种实施方式中，所述离子型光酸选自以下通式：

30、

31、式1中，r1为c1-c4的烷基；

32、式2中，r2为羟基或c1-c4的烷氧基，r3为氢原子、羟基或c1-c4的烷氧基，r4和r5各自独立地为c1-c4的烷基，或r4与r5可键结而形成c5-c8的环，r6为c1-c4的全氟烷基；

33、进一步地，所述离子型光酸选自以下结构中的至少一种：

34、

35、

36、在第一方面的一种实施方式中，所述非离子型光酸选自以下通式：

37、

38、式3中，r3为氢原子、苯氧基、c1-c4的烷基或含有磺酸酯基的c2-c10的烷基，r4为r5为c1-c4全氟烷基或全氟苯基；

39、式4中，r6为c1-c4的烷基或c1-c6的烷氧基，r7为连接键或r8为c1-c4的烷基、甲苯基或三氟甲基苯基。

40、进一步地，所述非离子型光酸选自以下结构中的一种：

41、

42、

43、在第一方面的一种实施方式中，所述抗氧化剂选自以下通式：

44、

45、式5中，p1为c1-c4的烷基、c1-c4的烷氧基、c4-c10的叔烷基或如式7的基团，其中p11、p12各自独立地为c1-c4的烷基；

46、式6中，p2为c1-c4的烷基，n为2-4的正整数。

47、

48、进一步地，所述抗氧化剂选自以下结构中的至少一种：

49、

50、

51、在第二方面中，本技术提供一种如上所述化学放大型i线光刻胶的制备方法，所述制备方法包括如下步骤：将所述聚合物树脂、所述光酸、所述酸猝灭剂、所述稳定剂、所述流平剂以及所述溶剂按比例混合后，过滤得到所述化学放大型i线光刻胶。

52、在第二方面的一种实施方式中，所述过滤采用的1μm+0.45μm两道尼龙膜。

53、在第三方面中，本技术提供一种如上述化学放大型i线光刻胶的使用方法，所述使用方法包括如下步骤：将所述化学放大型i线光刻胶涂布在si基材上，依次经过前烘、曝光、后烘和显影，得到光刻图案。

54、在第三方面的一种实施方式中，所述使用方法还包括如下技术特征中的一项：

55、c1)所述前烘的温度为110～150℃，如130℃，前烘的时间为40～100s，如90s；

56、c2)所述曝光能量为105～235ms；

57、c3)所述后烘的温度为90～120℃，如120℃，后烘的时间为40～100s，如90s；

58、c4)所述显影采用的显影液包括2.38％四甲基氢氧化铵(tmah)。

59、与现有技术相比，本发明的有益效果在于：在光刻胶配方中添加稳定剂，可以有效解决化学放大型i线光刻胶能量不稳定的问题，大大改善了化学放大型i线光刻胶长期储存不稳定的问题；本发明采用酚类化合物作为稳定剂，能够有效地防止溶剂尤其是丙二醇甲醚醋酸酯的劣化分解产酸，在光刻胶储存稳定方面效果优异，且酚类化合物价格便宜。