一種紫外正型光刻膠的制作方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明提出了一種可以用高壓汞燈或輸出波長(zhǎng)為355nm的Nd:YAG激光的三倍頻激光進(jìn)行曝光的紫外正型光刻膠，該光刻膠由成膜樹(shù)脂2,8,14,20,26,32,38,44-八（對(duì)羥基苯基）杯[8]芳烴、感光劑7,8-二（2-重氮-1,2-二氫-1-氧-5-萘磺酰氧基）-4-甲基香豆素和混合溶劑乙二醇甲醚乙酸酯和乳酸乙酯構(gòu)成。該光刻膠經(jīng)涂膠、前烘、曝光、顯影等步驟，所得光刻線條的分辨率可以達(dá)到0.35μm，且光刻線條邊緣陡直平滑，無(wú)針孔問(wèn)題。
【專(zhuān)利說(shuō)明】一種紫外正型光刻膠
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于微電子制造【技術(shù)領(lǐng)域】中所用的關(guān)鍵性基礎(chǔ)材料光刻膠，具體地說(shuō)，涉及一種用于實(shí)現(xiàn)光刻制造工藝的紫外正型光刻膠。
【背景技術(shù)】
[0002]光刻膠(Photoresist)，又稱(chēng)光致抗蝕劑或光阻，是指通過(guò)紫外光、電子束、粒子束、X射線等的照射或輻照，其溶解度發(fā)生變化的耐蝕薄膜材料。光刻膠是完成光刻工藝的關(guān)鍵性基礎(chǔ)材料。不同的光刻技術(shù)需要相應(yīng)的光刻膠與之配套，光刻膠屬于高技術(shù)產(chǎn)品。
[0003]光刻膠通常由成膜樹(shù)脂、感光劑、溶劑和一些添加劑組成，其最實(shí)用的兩個(gè)性能是靈敏度和分辨率。靈敏度是指光刻膠發(fā)生光化學(xué)變化時(shí)所需要的光能量(通常用mj/cm2表示)，光刻膠靈敏度越高，所需曝光時(shí)間就越短；分辨率是指能在光刻膠上再現(xiàn)的最小特征尺寸，它對(duì)曝光設(shè)備和曝光工藝有依賴(lài)性；此外光刻膠的抗干蝕刻能力也很重要。
[0004]根據(jù)光刻膠的用途，可大致分為三類(lèi):a.粗蝕刻用，如用于制作普通印刷電路版(PCB) ；b.半微細(xì)光刻用，如用于制作細(xì)金屬濾器，厚膜集成電路(IC)等；c.微細(xì)光刻用，用于制作集成電路(1C)、大規(guī)模集成電路(LSIC)和超大規(guī)模集成電路(ULSI)等。本發(fā)明所涉及的光刻膠屬于c類(lèi)。
[0005]根據(jù)曝光前后光刻膠溶解度變化情況，光刻膠可以分為正型光刻膠和負(fù)型光刻膠。經(jīng)曝光和顯影而使溶解度增加的是正型光刻膠，反之則是負(fù)型光刻膠。
[0006]根據(jù)曝光光源和輻射源的不同，又可分為紫外光刻膠(包括紫外正型和紫外負(fù)型光刻膠)、深紫外光刻膠(248nm光刻膠)、極紫外光刻膠(包括193nm和157nm光刻膠)、電子束膠、粒子束膠和X射線膠等。本發(fā)明屬于紫外正型光刻膠。
[0007]到目前為止，紫外光刻膠是應(yīng)用最為廣泛、工藝成熟、配套技術(shù)非常完善的光刻膠，而紫外正型光刻膠由于不存在膠膜溶脹問(wèn)題，分辨率較高，且其抗干法蝕刻的能力也較強(qiáng)，耐熱性好，去膠方便，因此在集成電路的微細(xì)加工過(guò)程中得到了廣泛的應(yīng)用。但目前所用的紫外正型光刻膠，如線性酚醛樹(shù)脂系紫外正型光刻膠(如Shipley公司的AZ-1500光刻膠等)，由于其所用的成膜樹(shù)脂線性酚醛樹(shù)脂是通過(guò)苯酚(或取代苯酚)與甲醛的縮聚反應(yīng)得到，導(dǎo)致其分子量分布寬而不易控制(武玲，余尚先，正性光致抗蝕劑主要成膜樹(shù)脂——酚醛樹(shù)脂，感光材料，1994，4期，P 3?8，4 3 );而采用聚取代乙烯共tV-取代馬來(lái)酸亞胺(Richard S.Turner, Robert A.Arcus, Conrad G.Houle, William R.Schleigh, High-Tg Base-soluble copolymers as novolac replacements for positivephotoresists, Polymer Engineering and Science, 1986,26 (16): 1096-1100)或聚
取代丙烯酰胺共於取代馬來(lái)酰亞胺(歐洲專(zhuān)利EP 1577330A1)作為成膜樹(shù)脂的耐高溫紫外正型光刻膠，由于其成膜樹(shù)脂是通過(guò)自由基共聚合得到的，同樣導(dǎo)致其分子量分布寬而不易控制。這些問(wèn)題將導(dǎo)致光刻膠的成像反差降低，顯影后的光刻膠線條邊緣粗糙度較大，并使光刻膠容易出現(xiàn)針孔現(xiàn)象，由此將難以進(jìn)一步提高光刻膠的分辨率與質(zhì)量。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0008]本發(fā)明針對(duì)光刻膠的上述不足，提供一種新型紫外正型光刻膠，其成膜樹(shù)脂為一種杯[8]芳烴的衍生物，該衍生物是一種分子玻璃材料，具有固定的分子結(jié)構(gòu)、單一的分子量分布，且分子間無(wú)鏈纏繞.此外，該光刻膠的感光劑為香豆素的衍生物，與上述成膜樹(shù)脂可以很好的匹配。再與相關(guān)溶劑復(fù)合，即得本發(fā)明的光刻膠。
[0009]本發(fā)明提供的紫外正型光刻膠，其特征在于:該光刻膠的成膜樹(shù)脂為2，8，14，20，26，32，38，44-八(對(duì)羥基苯基)杯[8]芳烴(分子結(jié)構(gòu)式見(jiàn)附圖1)，其質(zhì)量百分比為光刻膠總量的I?50%;該光刻膠的感光劑為7，8-二(2-重氮-1，2-二氫-1-氧-5-萘磺酰氧基)-4-甲基香豆素(分子結(jié)構(gòu)圖見(jiàn)附圖2)，其質(zhì)量百分比為I?40% ;該光刻膠的其余成分為溶劑，溶劑為溶纖劑乙二醇甲醚乙酸酯和乳酸乙酯，其組成為質(zhì)量比1:1。
[0010]本發(fā)明提供的紫外正型光刻膠，其制備步驟為:將成膜樹(shù)脂和感光劑按加入的量溶于溶劑，待完全溶解后，用超濾膜或超濾器過(guò)濾，然后避光低溫保存即可。
[0011]本發(fā)明提供的紫外正型光刻膠，經(jīng)涂膠、前烘后，可以利用高壓汞燈或輸出波長(zhǎng)為355nm的Nd: YAG激光的三倍頻激光進(jìn)行曝光，顯影時(shí)，成像反差大。該光刻膠的分辨率可以達(dá)到0.35 u m,光刻線條邊緣粗糙度小，且無(wú)針孔問(wèn)題。
[0012]
【專(zhuān)利附圖】
【附圖說(shuō)明】
[0013]圖1、圖2分別為7，8-二(2-重氮-1,2-二氫-1-氧-5-萘磺酰氧基)-4_甲基香豆素和2，8，14，20，26，32，38，44-八(對(duì)羥基苯基)杯[8]芳烴的分子結(jié)構(gòu)式。
[0014]
【具體實(shí)施方式】
[0015]實(shí)施例1
準(zhǔn)確稱(chēng)取1.0g成膜樹(shù)脂2，8，14，20，26，32，38，44-八(對(duì)羥基苯基)杯[8]芳烴和1.0g感光劑7，8- 二( 2-重氮-1，2- 二氫-1-氧-5-萘磺酰氧基)-4-甲基香豆素，溶于98.0g混合溶劑乙二醇甲醚乙酸酯和乳酸乙酯(其中乙二醇甲醚乙酸酯含49.0g)，待完全溶解后，用超濾膜過(guò)濾即得本發(fā)明的光刻膠。該光刻膠經(jīng)涂膠、前烘，并用高壓汞燈曝光，顯影后，分辨率可以達(dá)到0.5 u m，光刻線條邊緣陡直平滑。
[0016]實(shí)施例2
準(zhǔn)確稱(chēng)取1.0g成膜樹(shù)脂2，8，14，20，26，32，38，44-八(對(duì)羥基苯基)杯[8]芳烴和40.0g感光劑7，8- 二(2-重氮-1，2- 二氫-1-氧-5-萘磺酰氧基)~4~甲基香豆素，溶于
59.0g混合溶劑乙二醇甲醚乙酸酯和乳酸乙酯(其中乙二醇甲醚乙酸酯含29.5g)，待完全溶解后，用超濾器過(guò)濾即得本發(fā)明的光刻膠。該光刻膠經(jīng)涂膠、前烘，并用波長(zhǎng)為355nm的紫外激光曝光，顯影后，分辨率可以達(dá)到0.8 y m，光刻線條邊緣陡直平滑。
[0017]實(shí)施例3
準(zhǔn)確稱(chēng)取50.0g成膜樹(shù)脂2，8，14，20，26，32，38，44-八(對(duì)羥基苯基)杯[8]芳烴和1.0g感光劑7，8- 二( 2-重氮-1，2- 二氫-1-氧-5-萘磺酰氧基)-4-甲基香豆素，溶于49.0g混合溶劑乙二醇甲醚乙酸酯和乳酸乙酯(其中乙二醇甲醚乙酸酯含24.5g)，待完全溶解后，用超濾膜過(guò)濾即得本發(fā)明的光刻膠。該光刻膠經(jīng)涂膠、前烘，并用高壓汞燈曝光，顯影后，分辨率可以達(dá)到2pm，光刻線條邊緣陡直平滑。
[0018]實(shí)施例4
準(zhǔn)確稱(chēng)取50.0g成膜樹(shù)脂2，8，14，20，26，32，38，44-八(對(duì)羥基苯基)杯[8]芳烴和40.0g感光劑7，8- 二(2-重氮-1，2- 二氫-1-氧-5-萘磺酰氧基)~4~甲基香豆素，溶于10.0g混合溶劑乙二醇甲醚乙酸酯和乳酸乙酯(其中乙二醇甲醚乙酸酯含5.0g)，待完全溶解后，用超濾膜過(guò)濾即得本發(fā)明的光刻膠。該光刻膠經(jīng)涂膠、前烘，并用高壓汞燈曝光，顯影后，分辨率可以達(dá)到2 u m，光刻線條邊緣陡直平滑。
[0019]實(shí)施例5
準(zhǔn)確稱(chēng)取30.0g成膜樹(shù)脂2，8，14，20，26，32，38，44-八(對(duì)羥基苯基)杯[8]芳烴和10.0g感光劑7，8- 二(2-重氮-1，2- 二氫-1-氧-5-萘磺酰氧基)-4-甲基香豆素，溶于
60.0g混合溶劑乙二醇甲醚乙酸酯和乳酸乙酯(其中乙二醇甲醚乙酸酯含30.0g)，待完全溶解后，用超濾器過(guò)濾即得本發(fā)明的光刻膠。該光刻膠經(jīng)涂膠、前烘，并用波長(zhǎng)為355nm的紫外激光曝光，顯影后，分辨率可以達(dá)到I U m，光刻線條邊緣陡直平滑。
[0020]實(shí)施例6
準(zhǔn)確稱(chēng)取12.0g成膜樹(shù)脂2，8，14，20，26，32，38，44-八(對(duì)羥基苯基)杯[8]芳烴和
4.0g感光劑7，8- 二( 2-重氮-1，2- 二氫-1-氧-5-萘磺酰氧基)-4-甲基香豆素，溶于84.0g混合溶劑乙二醇甲醚乙酸酯和乳酸乙酯(其中乙二醇甲醚乙酸酯含42g.0)，待完全溶解后，用超濾膜過(guò)濾即得本發(fā)明的光刻膠。該光刻膠經(jīng)涂膠、前烘，并用波長(zhǎng)為355nm的紫外激光曝光，顯影后，分辨率可以達(dá)到0.35 ym，光刻線條邊緣陡直平滑。
[0021]實(shí)施例7
準(zhǔn)確稱(chēng)取11.0g成膜樹(shù)脂2，8，14，20，26，32，38，44-八(對(duì)羥基苯基)杯[8]芳烴和
5.0g感光劑7，8- 二( 2-重氮-1，2- 二氫-1-氧-5-萘磺酰氧基)-4-甲基香豆素，溶于84.0g混合溶劑乙二醇甲醚乙酸酯和乳酸乙酯(其中乙二醇甲醚乙酸酯含42.0g)，待完全溶解后，用超濾膜過(guò)濾即得本發(fā)明的光刻膠。該光刻膠經(jīng)涂膠、前烘，并用高壓汞燈曝光，顯影后，分辨率可以達(dá)到0.35 ym，光刻線條邊緣陡直平滑。
[0022]實(shí)施例8
準(zhǔn)確稱(chēng)取16.0g成膜樹(shù)脂2，8，14，20，26，32，38，44-八(對(duì)羥基苯基)杯[8]芳烴和
4.0g感光劑7，8- 二( 2-重氮-1，2- 二氫-1-氧-5-萘磺酰氧基)-4-甲基香豆素，溶于80.0g混合溶劑乙二醇甲醚乙酸酯和乳酸乙酯(其中乙二醇甲醚乙酸酯含40.0g)，待完全溶解后，用超濾膜器過(guò)濾即得本發(fā)明的光刻膠。該光刻膠經(jīng)涂膠、前烘，并用波長(zhǎng)為355nm的紫外激光曝光，顯影后，分辨率可以達(dá)到0.38 ym，光刻線條邊緣陡直平滑。
[0023]實(shí)施例9
準(zhǔn)確稱(chēng)取50.0g成膜樹(shù)脂2，8，14，20，26，32，38，44-八(對(duì)羥基苯基)杯[8]芳烴和
10.0g感光劑7，8- 二(2-重氮-1，2- 二氫-1-氧-5-萘磺酰氧基)-4-甲基香豆素，溶于40.0g混合溶劑乙二醇甲醚乙酸酯和乳酸乙酯(其中乙二醇甲醚乙酸酯含20.0g)，待完全溶解后，用超濾膜過(guò)濾即得本發(fā)明的光刻膠。該光刻膠經(jīng)涂膠、前烘，并用高壓汞燈曝光，顯影后，分辨率可以達(dá)到0.40 u m，光刻線條邊緣陡直平滑。
[0024]以上所述為本發(fā)明的較佳實(shí)施實(shí)例而已，但本發(fā)明不應(yīng)該局限于該實(shí)施實(shí)例所公開(kāi)的內(nèi)容。所以凡是不脫離本發(fā)明所公開(kāi)的精神下完成的等效或修改，都落入本發(fā)明保護(hù)的范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種紫外正型光刻膠，該光刻膠由成膜樹(shù)脂、感光劑和混合溶劑構(gòu)成，其成膜樹(shù)脂為.2，8，14，20，26，32，38，44-八(對(duì)羥基苯基)杯[8]芳烴，感光劑為7，8- 二 (2-重氮-1，2- 二氫-1-氧-5-萘磺酰氧基)-4-甲基香豆素，溶劑為混合溶劑乙二醇甲醚乙酸酯和乳酸乙酯；其中，成膜樹(shù)脂的質(zhì)量百分比為I?50%，感光劑的質(zhì)量百分比為I?40%，其余部分為混合溶劑，混合溶劑中兩種成分的質(zhì)量比1:1 ;該紫外正型光刻膠的制備步驟為:將成膜樹(shù)脂和感光劑按加入的量溶于溶劑，待完全溶解后，用超濾膜或超濾器過(guò)濾即可，然后避光低溫保存；該紫外正型光刻膠經(jīng)涂膠、前烘后，可以利用高壓汞燈或輸出波長(zhǎng)為355nm的Nd = YAG激光的三倍頻激光進(jìn)行曝光，顯影后，該光刻膠的分辨率可以達(dá)到0.35 ym，且光刻線條邊緣陡直平滑，無(wú)針孔問(wèn)題。
【文檔編號(hào)】G03F7/039GK103605261SQ201310137779
【公開(kāi)日】2014年2月26日 申請(qǐng)日期:2013年4月21日 優(yōu)先權(quán)日:2013年4月21日
【發(fā)明者】周曉莉 申請(qǐng)人:周曉莉