[发明专利]电子束光刻胶组合物及制备方法

说明书

本发明提供了一种电子束光刻胶组合物，其主要成分包括卤代丙烯酸酯共聚物和光致产酸剂，所述卤代丙烯酸酯共聚物为卤代丙烯酸酯单体单元和芳香族丙烯酸酯或芳香族烯类单体单元的共聚物。通过引入侧链取代的卤族原子及刚性的芳香环，并选取了合适的单体单元的组合，本发明组合物中的共聚物具有较高的灵敏度和抗蚀性能。此外，本发明组合物中还具有光致产酸剂，能够加速组合物中的共聚物的裂解，有效提高了曝光效率，进一步提高了光刻胶的灵敏度。

技术领域

本发明涉及光刻胶领域，尤其涉及一种化学增幅型正性电子束光刻胶及其制备方法。

背景技术

电子束光刻(Electron-beam Lithography，EBL)作为下一代光刻技术，以其分辨率高和性能稳定被认为是在22纳米节点以下最具有发展前景的光刻技术之一，光刻技术的进步往往与光刻材料发展密不可分。近年来，电子束作为纳米尺度的光刻技术对光刻材料提出了更高的要求。电子束光刻胶是一类涂敷在衬底表面通过电子束曝光实现图形传递的光刻材料，根据聚合物照射前后发生交联还是化学键断裂可以将电子束光刻胶分为正性胶和负性胶。

光刻胶在电子束曝光后，其聚合物发生化学键断裂，而断裂的聚合物碎片易溶于显影液，则为正性光刻胶。反之当曝光后，光刻胶由小分子交联聚合为大分子，曝光后的光刻胶难溶解于显影液，则为负性光刻胶。聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)是最早使用也是最常见的正性电子束光刻胶，利用PMMA可以制备分辨率非常高的图形，其极限尺寸甚至可以小于10nm，但其存在灵敏度低，耐干法刻蚀，热稳定性差等问题。

发明内容

有鉴于现有技术的上述缺陷，本发明所要解决的技术问题是提供一种电子束光刻胶组合物，能够在不影响分辨率、抗蚀性和工艺宽容度的前提下，提高光刻胶组合物的灵敏度。

为了解决现有技术的上述问题，本发明提供的电子束光刻胶组合物主要成分包括卤代丙烯酸酯共聚物和光致产酸剂，所述卤代丙烯酸酯共聚物含有交替的卤代丙烯酸酯单体单元和芳香族丙烯酸酯或芳香族烯类单体单元。

通过引入侧链取代的卤族原子及刚性的芳香环，并选取了合适的单体单元的组合，本发明组合物中的共聚物具有较高的灵敏度和抗蚀性能。此外，本发明组合物中还具有光致产酸剂，能够加速组合物中的共聚物的裂解，有效提高了曝光效率，进一步提高了光刻胶的灵敏度。

在本发明的较优技术方案中，所述卤代丙烯酸酯共聚物具有式(I)或式(II)表示的结构：

其中，X为F、Cl、Br或I；

R₁独立地选自取代或未取代的C1-C11的烷基；

R₂独立地选自C6-C20的芳基；

R₃为氢或甲基。

发明人在完成本发明的过程中发现，当采用上述类型的共聚物配置光刻胶组合物时，通过合理选择X取代基的种类，能够提高光刻胶的灵敏度，而调整R₁和R₂的取代基类型则能够提高光刻胶的流平性能和耐刻蚀性能，技术人员能够根据实际情况合理选取，以优化光刻胶性能。

在本发明的较优技术方案中，所述卤代丙烯酸酯单体单元具有如下M-1～M-9表示的结构：

其中，X为F、Cl、Br或I。

在本发明的较优技术方案中，所述芳香族丙烯酸酯单体单元具有如式M-I-1～M-I-7表示的结构，所述芳香族烯类单体单元具有如式M-II-1～M-II-7表示的结构：

其中，R₃为氢或甲基。