[发明专利]纳米复合正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正型光致抗蚀剂成像式曝光和显影的新型光敏性组合物，该光敏性组合物包含正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优选小于5μm。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光刻方法，这些方法用于例如在计算机芯片、集成电路、发光二极管、显示器件等的制造中制造小型化电子元件。一般而言，在这些方法中，首先将光致抗蚀剂组合物的膜的涂层施加于基材材料上，然后，烘烤该经涂覆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。让该基材的经烘烤的涂覆表面接下来经历暴露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射线辐射能是光刻方法中当今常用的辐射类型。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。

当正作用光致抗蚀剂组合物在辐射下成像式曝光时，会使该光致抗蚀剂组合物受辐射曝光的那些区域变得更加可溶于显影剂溶液，而没有曝光的那些区域保持相对不溶于显影剂溶液。因此，用显影剂对经曝光的正作用光致抗蚀剂的处理使得涂层的曝光区域被除去并在光致抗蚀涂层中产生正像。露出下层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，以提高其与下层基材的粘附。

包括酚醛清漆树脂和醌二叠氮化物化合物作为光活性化合物的正作用光致抗蚀剂在本领域中是公知的。酚醛清漆树脂典型地通过在酸催化剂(例如草酸)的存在下将甲醛和一种或多种多取代酚缩合来制备。光活性化合物通常通过使多羟基酚类化合物与萘醌二叠氮化物酸类或它们的衍生物反应来获得。也可以使酚醛清漆与奎宁二叠氮化物反应并与聚合物结合。

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与节距为5-10μm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)层上涂覆的正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，导致粗糙化。以此方式将其它基材图案化，例如Si、SiC和GaN。

本发明申请人预料不到地发现，向正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5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的构图，和光子晶体的制造，也会看到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而导致生产量的提高。

发明内容

发明概述