一种紫外光刻胶及紫外光刻胶图案化的方法

本发明涉及光刻胶，具体而言，涉及一种紫外光刻胶及紫外光刻胶图案化的方法。

背景技术：

1、现阶段，半导体行业中的极大规模集成电路均由光刻技术进行加工制造，光刻加工技术的分辨率和线宽直接决定了集成电路的集成度、良率和成本。光刻加工技术是指利用光刻胶在曝光光束下发生溶解度的变化，从而将掩膜版上的图形转移到曝光衬底上的一种微纳加工技术。光刻胶是一类对光或者射线敏感的混合材料，当前紫外光刻胶主要由成膜树脂、光敏剂、溶剂和其他一些添加剂等组成，其中成膜树脂是光刻胶的主体成分。

2、目前已商业化的紫外光刻胶是一种主要基于高分子化合物作为成膜树脂的感光材料，在使用过程中所需的曝光剂量较大、灵敏度较低。

技术实现思路

1、基于此，本发明提供了一种曝光剂量小、灵敏度高的紫外光刻胶及紫外光刻胶图案化的方法。

2、本发明一方面，提供一种紫外光刻胶，包括有机溶剂、光敏剂及氧化锆纳米团簇，所述氧化锆纳米团簇的化学通式为zrxoy(oh)zlm，其中2≤x≤20，2≤y≤40，0≤z≤40，4≤m≤40，l为含有羧基的有机配体；

3、所述光敏剂具有如下所示结构：

4、

5、其中，r1选自

6、中任意一种，*表示连接位点，r2及r3每次出现分别独立地选自-f、-cl、-br或-i。

7、可选的，如上述所述的紫外光刻胶，r2及r3均为-cl。

8、可选的，如上述所述的紫外光刻胶，含有羧基的有机配体包括丙烯酸配位基、甲基丙烯酸配位基、1-羟基-2-萘甲酸配位基及水杨酸配位基中的至少一种。

9、可选的，如上述所述的紫外光刻胶，在所述有机溶剂中，氧化锆纳米团簇的质量百分含量为0.5％～15％，光敏剂的质量百分含量为0.001％～1％。

10、可选的，如上述所述的紫外光刻胶，有机溶剂包括乳酸乙酯、苯甲醚、丙二醇单甲醚醋酸酯、甲基异丁酮及异丙醇中的至少一种。

11、本发明另一方面，还提供一种紫外光刻胶图案化的方法，包括以下步骤：

12、将上述所述的紫外光刻胶旋涂于基底上，之后干燥形成紫外光刻胶膜；

13、将所述紫外光刻胶膜在掩膜版下进行紫外光刻曝光后置于显影剂中显影，以形成光刻图案。

14、可选的，所述显影剂包括甲苯、二甲苯、1,2-二乙酰氧基丙烷、丙二醇单甲醚醋酸酯、乙二醇单丁醚醋酸酯、异丙醇、异丁醇、异戊醇、4-甲基-2-戊醇、异丙氧基乙醇、1-甲氧基-2-丙醇、1-丙氧基-2-丙醇、1-丁氧基-2-丙醇、乙二醇甲醚、乙二醇乙醚、乙二醇丙醚、乙二醇丁醚、丙二醇乙醚、2-庚酮及2-丁酮中的至少一种。

15、可选的，如上述所述的紫外光刻胶图案化的方法，紫外光刻曝光的光源为365nm波长的紫外光、254nm波长的深紫外光或13.5nm波长的极紫外光。进一步地，紫外光刻曝光的光源为254nm波长的深紫外光时，曝光剂量大于等于12mj cm-2；紫外光刻曝光的光源为365nm波长的紫外光时，曝光剂量大于等于200mj cm-2。

16、本发明的紫外光刻胶因采用氧化锆纳米团簇作为成膜树脂，其单一尺度仅为1nm-5nm，远小于高分子链的尺寸(一般大于20nm)。因此，相较于传统的高分子树脂型光刻胶，本发明的紫外光刻胶具有光刻出更小线宽图形的潜力。氧化锆纳米团簇成膜树脂在与光敏剂进行有效匹配后，紫外光刻胶的灵敏度得到了大幅度提高、曝光剂量大幅度下降，使得光刻效率大幅度提升。并且金属氧化物的存在使得光刻胶的力学性能和抗刻蚀性能优异，曝光图案在后续的显影工艺中几乎不发生变形和剥离，图案保真度高。

技术特征：

1.一种紫外光刻胶，其特征在于，包括有机溶剂、光敏剂及氧化锆纳米团簇，所述氧化锆纳米团簇的化学通式为zrxoy(oh)zlm，其中2≤x≤20，2≤y≤40，0≤z≤40，4≤m≤40，l为含有羧基的有机配体；

2.根据权利要求1所述的紫外光刻胶，其特征在于，所述r2及r3均为-cl。

3.根据权利要求1或2所述的紫外光刻胶，其特征在于，所述含有羧基的有机配体包括丙烯酸配位基、甲基丙烯酸配位基、1-羟基-2-萘甲酸配位基及水杨酸配位基中的至少一种。

4.根据权利要求1或2所述的紫外光刻胶，其特征在于，在所述有机溶剂中，所述光敏剂的质量百分含量为0.001％～1％。

5.根据权利要求1或2所述的紫外光刻胶，其特征在于，在所述有机溶剂中，所述氧化锆纳米团簇的质量百分含量为0.5％～15％。

6.根据权利要求1或2所述的紫外光刻胶，其特征在于，所述有机溶剂包括乳酸乙酯、苯甲醚、丙二醇单甲醚醋酸酯、甲基异丁酮及异丙醇中的至少一种。

7.一种紫外光刻胶图案化的方法，其特征在于，包括以下步骤：

8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述显影剂包括甲苯、二甲苯、1,2-二乙酰氧基丙烷、丙二醇单甲醚醋酸酯、乙二醇单丁醚醋酸酯、异丙醇、异丁醇、异戊醇、4-甲基-2-戊醇、异丙氧基乙醇、1-甲氧基-2-丙醇、1-丙氧基-2-丙醇、1-丁氧基-2-丙醇、乙二醇甲醚、乙二醇乙醚、乙二醇丙醚、乙二醇丁醚、丙二醇乙醚、2-庚酮及2-丁酮中的至少一种。

9.根据权利要求7所述的紫外光刻胶图案化的方法，其特征在于，所述紫外光刻曝光的光源为365nm波长的紫外光、254nm波长的深紫外光或13.5nm波长的极紫外光。

10.根据权利要求7所述的紫外光刻胶图案化的方法，其特征在于，紫外光刻曝光的光源为254nm波长的深紫外光时，曝光剂量大于等于12mj cm-2；紫外光刻曝光的光源为365nm波长的紫外光时，曝光剂量大于等于200mj cm-2。

技术总结
本发明涉及一种紫外光刻胶及紫外光刻胶图案化的方法，紫外光刻胶包括有机溶剂、光敏剂及氧化锆纳米团簇，所述氧化锆纳米团簇的化学通式为Zr<subgt;x</subgt;O<subgt;y</subgt;(OH)<subgt;z</subgt;L<subgt;m</subgt;，其中2≤x≤20，2≤y≤40，0≤z≤40，4≤m≤40，L为含有羧基的有机配体。光敏剂具有如下所示结构，其中，R<supgt;1</supgt;为烷基取代或未取代的呋喃乙烯基或苯并二氧戊环基，R<supgt;2</supgt;及R<supgt;3</supgt;每次出现分别独立地选自‑F、‑Cl、‑Br或‑I。

技术研发人员：徐宏,何向明,刘天棋
受保护的技术使用者：清华大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15