[发明专利]纳米复合负型光敏性组合物及其用途

说明书

技术领域

本发明涉及适合于作为负型光致抗蚀剂成像式曝光和显影的新型光敏性组合物，其包含负型光致抗蚀剂组合物和具有等于或小于100纳米的平均粒子尺寸的无机颗粒材料，其中由所述组合物形成的光致抗蚀剂涂膜的厚度小于5μm(微米)。本发明还涉及形成图案的方法。

背景技术

光致抗蚀剂组合物用于缩微光刻方法，这些方法例如在计算机芯片和集成电路的制造中用于制造小型化电子元件。通常，在这些方法中，首先将光致抗蚀剂组合物的膜涂层施加于基材材料上，例如用于制造集成电路的硅晶片上。然后烘烤该已涂覆的基材以使该光致抗蚀剂组合物中的任何溶剂蒸发并将涂层固定到基材上。让该基材的被烘烤的涂覆表面接下来经历在辐射下的成像式曝光。这种辐射曝光引起涂覆表面的曝光区域发生化学转变。可见光、紫外(UV)光、电子束和X射线辐射能是缩微光刻方法中目前常用的辐射类型。在这一成像式曝光之后，用显影剂溶液处理已涂覆的基材以溶解和除去基材的经涂覆表面的已辐射曝光或未曝光的区域。

当负作用光致抗蚀剂组合物在辐射下成像式曝光时，该光致抗蚀剂组合物的暴露在辐射下的区域变得较不溶于显影剂溶液(例如发生交联反应)，而该光致抗蚀剂涂层的未曝光区域保持相对可溶于此种溶液。因此，用显影剂对曝光过的负作用光致抗蚀剂的处理引起光致抗蚀剂涂层的非曝光区域被除去并在该涂层中产生负像。露出位于下方的基材表面的所需部分。

在这种显影操作后，可以用基材蚀刻剂溶液、等离子气体处理此时部分未受保护的基材，或让金属或金属复合材料沉积在基材的其中在显影期间除去了光致抗蚀剂涂层的空间中。该基材的其中光致抗蚀剂涂层仍保留的区域受到保护。随后，可以在剥离操作期间除去该光致抗蚀剂涂层的保留区域，留下图案化的基材表面。在某些情况下，在显影步骤后且在蚀刻步骤之前热处理保留的光致抗蚀剂层是合乎需要的，以提高其与位于下方的基材的粘附。

水性可显影可光致聚合组合物对于负作用光致抗蚀剂组合物是特别感兴趣的。用于此种组合物的聚合物粘结剂可以含有酸性官能团以致所述粘结剂聚合物可溶于碱性水溶液并由此使所述可光致聚合组合物可在碱性水溶液中显影。本领域技术人员也将意识到，可以使用然后可使用非水性溶剂显影的树脂粘结剂。

经常将添加剂，例如表面活性剂，添加到光致抗蚀剂组合物中以改进其中膜厚度小于5μm(微米)的光致抗蚀剂膜的涂层均匀性，特别是以除去膜内的条痕。通常按大约5ppm-大约200ppm的水平添加各种类型的表面活性剂。

在发光二极管(LED)的制造中，采用表面织构的产生(粗糙化)以改进光从高指数LED向外部的提取。表面织构产生或粗糙化(表面上的波状起伏)通过为射出的光提供更多表面而改进光从高折射率介质射出的机率，在该表面处光与该表面的角度满足不发生全内反射。通常，采用如下三种方法达到这一点：化学或机械诱导的LED的表面粗糙化；通过使用位于下方的化学气相沉积的氧化物的光刻和湿法或反应性离子蚀刻以产生尺寸为1-5μm(微米)与节距为5-10μm(微米)的突出部而将基材图案化；和在LED的表面处形成光子晶体并通过光刻和反应性离子蚀刻的组合形成光子晶体以形成具有周期式或半周期式图案的小于1μm(微米)的孔。

具体实例是制造由突出部的密实阵列构成的PSS(图案化蓝宝石基材)发光二极管(LED)，该突出部需要通过使用在氧化硅的CVD(化学气相沉积)层上涂覆的负型光致抗蚀剂进行图案化。通常，使用光致抗蚀剂产生CVD硬掩模，然后使用该硬掩模将图案转移到位于下方的蓝宝石基材中。这样将其它基材图案化例如Si、SiC和GaN。

本发明申请人预料不到地发现，向负型光致抗蚀剂中添加纳米颗粒可以提供对氯基等离子的耐等离子蚀刻性的显著提高，该氯基等离子用来蚀刻蓝宝石基材。含提高耐等离子蚀刻性的纳米颗粒的光致抗蚀剂可以按薄于5μm(微米)的膜使用以提高制造PSS LED(发光二极管)的生产量和通过消除对CVD氧化物硬掩模的需要而降低制造成本。相似地，基材例如蓝宝石、GaN、Si和SiC的图案化，和光子晶体的制造也会通过消除对作为独立步骤的二氧化硅的化学气相沉积的需要看出生产量的提高。

发明内容

发明概述