[发明专利]锆氧化物纳米粒子及其制备方法、光刻胶组合物及其应用

说明书

本发明公开了一种锆氧化物纳米粒子及其制备方法、光刻胶组合物及其应用。该锆氧化物纳米粒子的制备方法包括如下步骤：提供或制备锆盐溶液，所述锆盐溶液包括第一溶剂和分散于所述第一溶剂中的锆盐；将配体加入所述锆盐溶液中，混合均匀，以制备含锆反应体系；加热所述含锆反应体系，控制加热温度为40℃～100℃，使所述含锆反应体系中生成锆氧化物；停止加热，并静置至析出固体组分。该锆氧化物纳米粒子的制备方法能够显著降低锆氧化物纳米粒子的粒径并提高粒径分布的均匀程度，进而能够有效提高作为光刻胶时显影后图案的分辨率。

技术领域

本发明涉及光刻技术领域，特别是涉及一种锆氧化物纳米粒子及其制备方法、光刻胶组合物及其应用。

背景技术

光刻技术(lithography)是半导体产业的核心，也是制造大规模集成电路的先决条件。目前半导体行业中最先进的光刻技术——193nm液浸式深紫外光刻已经接近其物理极限，波长为13.5nm(或更短)的极紫外光刻技术(extreme-ultraviolet lithography)被认为是极具发展潜力的下一代光刻技术。

目前光刻材料主要有聚合物型、分子玻璃型和金属氧化物纳米颗粒三大类。聚合物型光刻胶是一种常用的深紫外光刻胶。聚合物型的光刻胶中聚合物链段的尺寸一般在6nm～10nm之间，这将不可避免地造成光刻图案具有3nm～5nm甚至是5nm以上的粗糙度，严重影响30nm及以下的光刻工艺节点。这一因素使得聚合物型的光刻材料难以满足极紫外光刻技术的实际需求。金属氧化物纳米颗粒型光刻胶具有几个纳米的尺寸，有利于降低光刻图案的粗糙度。并且相比于传统的聚合物型的光刻材料，过渡金属元素在极紫外波段下能够表现出更强的吸收特性。

对于金属氧化物纳米颗粒型光刻胶来说，粒径的大小和粒径分布的均匀程度显著影响显影过程中的溶解度变化，进而影响显影后图案的分辨率。传统技术中难以获得小粒径且粒径分布均匀的纳米颗粒，这限制了显影后图案分别率的进一步提高。

发明内容

基于此，有必要提供一种能够获得小粒径且粒径分布均匀的锆氧化物纳米粒子的制备方法。对应地，还提供了一种锆氧化物纳米粒子、光刻胶组合物及该光刻胶组合物的具体应用。

根据本发明的一个实施例，一种锆氧化物纳米粒子的制备方法，其包括如下步骤：

提供或制备锆盐溶液，所述锆盐溶液包括第一溶剂和分散于所述第一溶剂中的锆盐；

将配体加入所述锆盐溶液中，混合均匀，以制备含锆反应体系；

加热所述含锆反应体系，控制加热温度为40℃～100℃，使所述含锆反应体系中生成锆氧化物；

停止加热，并静置至析出固体组分。

在其中一个实施例中，所述锆盐选自羧酸锆、磺酸锆、醇锆、卤化锆、硝酸锆和硫酸锆中的一种或多种。

在其中一个实施例中，所述第一溶剂选自醇类、酯类和烃类中的一种或多种。

在其中一个实施例中，所述配体选自羧酸类配体。

在其中一个实施例中，在所述含锆反应体系中，所述锆盐中的锆离子与所述配体的物质的量之比为1:(0.1～10)。

在其中一个实施例中，在加热所述含锆反应体系的过程中，依次使所述含锆反应体系在70℃～100℃的温度条件下反应6h～24h、在50℃～70℃的温度条件下反应3h～12h、在40℃～50℃的温度条件下反应3h～12h。

在其中一个实施例中，在静置至析出固体组分之后，还包括过滤获取所述固体组分并干燥所述固体组分的步骤。

在其中一个实施例中，在所述锆盐溶液中，所述锆盐的质量含量为40％～80％。

对应地，一种锆氧化物纳米粒子，由根据上述任一实施例所述的锆氧化物纳米粒子的制备方法制备所得的锆氧化物纳米粒子。