[发明专利]一种感光树脂、正性光刻胶及应用

说明书

本发明公开了一种感光树脂、正性光刻胶及应用，属于光刻技术领域。该感光树脂的化学结构式如下所示：其中，a、b、c为对应单体的摩尔分数，0.1b0.5，0c0.15，a+b+c＝1，R¹、R²、R³、R⁴均为氢、甲基、或者乙基；R⁶、R⁷、R⁸均为氢或甲基；R⁹为或R⁵为腈基，苯基，萘基，带有甲基、乙基、腈基、甲氧基、乙氧基、乙酰氧基的单取代苯基、双取代苯基、或者三取代苯基，带有甲基、乙基、腈基、甲氧基、乙氧基、乙酰氧基的单取代萘基、双取代萘基、或者三取代萘基，9‑咔唑基，1‑吲哚基，1‑吡咯基，或者N‑吡咯酮烷基。该感光树脂可作为光刻胶使用，且耐热稳定性强。

技术领域

本发明涉及光刻技术领域，特别涉及一种感光树脂、正性光刻胶及应用。

背景技术

光刻胶又称光致抗蚀剂，其基于辐射成像技术通常被用于对半导体、金属、介电层等基体进行微纳米级加工。具体地，在应用时，首先在基片上涂覆一层光刻胶，烘干去除溶剂，然后将基片置于光刻机中进行曝光处理，光线通过刻有二进制几何图案的遮光掩膜板投射在光刻胶表面，随后经后烘、显影、烘干等工艺来获得光刻胶浮雕图案，实现对基片的微纳米级加工。光刻胶分为正性光刻胶和负性光刻胶，对于正性光刻胶来说，其在曝光前在显影液中的溶解速度极慢，而在曝光后溶解速度显著增加，因此，位于掩膜板下曝光区的光刻胶将被显影液溶去，而非曝光区中的光刻胶将被保留下来，从而在基片上形成与掩膜板上的图案相似的浮雕图案。负性光刻胶则与之相反，在基片上形成与掩膜板上的图案反转的浮雕图案。

现有技术使用的非化学放大正性光刻胶多为重氮萘醌/酚醛树脂类光刻胶，其以线性酚醛树脂为成膜树脂，以重氮萘醌磺酸酯作为光敏化合物(Photo Active Compound，PAC)，该重氮萘醌磺酸酯能够显著降低线性酚醛树脂在碱性显影液中的溶解度，曝光后它能够光解重排产生羧酸，使得体系在显影液中的溶解速度提高几十倍到近千倍。使用二进制几何图案的遮光掩膜后，光刻胶涂层在曝光区和非曝光区中的溶解度巨大差异将保证在基片上获得高分辨率浮雕图案。对于离子注入、等离子刻蚀、金属/介电层蒸镀等光刻技术来说，通常需要将显影后的基片置于对流烘箱或者热板上进行硬烘热处理，一方面去除光刻胶中残余的溶剂，另一方面来分解其中的重氮萘醌基团产生烯酮，进而与酚醛树脂进行交联反应，提高光刻胶的热稳定性。然而，线性酚醛树脂的流动温度多为110-125℃，并且上述交联反应也发生在上述温度区间，但是经上述硬烘热处理后，由于其处理温度高于上述流动温度，如此将使光刻胶浮雕图案因为表面张力的影响而变成球形结构，即发生变形。为了避免这个问题，需要提高光刻胶的热稳定性。

现有技术采用对线性酚醛树脂进行浅度交联，提高其玻璃化转变温度的方式来提高其流动温度至130-135℃，但是提高有限，仍然无法避免上述问题的出现。或者，现有技术通过采用深紫外曝光处理，使光刻胶深度交联以提高其耐热性，但是处理后的光刻胶将难以剥离。美国专利4,439,516在普通重氮萘醌系正性光刻胶的基础上，利用聚对羟基苯乙烯替换了线性酚醛树脂，该方法虽然能大幅度提高光刻胶的热稳定性能，但由于重氮萘醌磺酸酯对聚对羟基苯乙烯在碱性显影液中基本没有阻溶作用，无法用于制备细节为微米级的微缩器件。进一步地，如若通过将聚对羟基苯乙烯与线性酚醛树脂混合形成感光树脂，该感光树脂确实能够增加光刻胶的热稳定性，但是，一旦它与光敏化合物混合将发生相分离产生浑浊。基于此，提供一种即能够满足正性光刻胶的基本功能，同时还具有较高耐热稳定性，并且与重氮萘醌系光敏化合物兼容性好的感光树脂，以及利用该感光树脂制备得到的光刻胶十分必要。

发明内容

本发明实施例所要解决的技术问题在于，提供了一种感光树脂、正性光刻胶及应用。具体技术方案如下：

第一方面，本发明实施例提供了一种感光树脂，所述感光树脂的化学结构式如下所示：