光刻胶组合物及其应用

1.本公开涉及光刻胶技术领域，具体涉及一种光刻胶组合物及其应用。


背景技术：

2.分辨力是决定光学光刻性能的前提，传统投影式光刻受到衍射极限的影响，其极限分辨率被限制在1/2～1/4波长的范围内，进一步提高分辨力水平需要持续缩短光源波长和增大数值孔径。而该路线伴随着技术难度和成本的急剧增加，目前最顶级的极紫外光刻(extreme ultra-violet，euv)从设备制造成本、工程技术，以及光刻材料的角度都已逼近这条发展路线的极限。
3.为了突破传统分辨力衍射极限瓶颈，近年来研究人员提出了多种新型光学光刻技术，例如基于飞秒激光技术的双光子吸收光刻、基于激发辐射抑制的荧光超分辨光刻、基于表面等离子体激发的sp超衍射光刻等。这些技术有望替代传统的投影式光刻，成为新一代低成本、高效、大面积的纳米光刻技术。
4.然而，新型光刻技术所配套的特殊光刻胶材料却很少被文献或专利所报道。作为研究工作，新型高分辨光刻技术的验证所采用的材料几乎都是商用的光刻胶。目前的高分辨光刻胶通常要求纳米级(100纳米以下)分辨率，该分辨率需要超薄的光刻胶膜层以防止纳米图形倒塌，以及对主体树脂分子、感光材料、添加成分等针对性的优化，而传统对应波长的商用光刻胶往往不能满足要求。例如针对i线(365nm波长)的纳米级光刻技术，传统的商用i线光刻胶是基于微米量级的厚度，以及大于350nm分辨率进行优化的，所以难以直接用于纳米级分辨光刻的验证，而具备更高分辨率的商用深紫外光刻胶在近紫外波段通常不具备足够的感光性能。
5.因此，对于超高分辨光学光刻这类新兴技术，现有的光刻胶材料难以匹配其技术验证和工艺研发，需要针对性地开发新的光刻胶材料。


技术实现要素：

6.(一)要解决的技术问题
7.针对上述问题，本公开提供了一种光刻胶组合物及其应用，用于解决传统光刻胶难以实现超薄的光刻胶膜层、达到超高分辨率等技术问题。
8.(二)技术方案
9.本公开一方面提供了一种光刻胶组合物，包括：化学放大基体，化学放大基体包括聚合物树脂、光致酸产生剂和溶剂；溶解抑制剂，为包含重氮萘醌(dnq)结构的小分子材料。
10.进一步地，聚合物树脂为对羟基苯乙烯类树脂、丙烯酸酯类树脂或由对羟基苯乙烯类单体、丙烯酸酯类单体共聚得到的树脂。
11.进一步地，聚合物树脂含有酸不稳定基团的重复单元。
12.进一步地，聚合物树脂分子量为2000～100000；聚合物树脂占光刻胶组合物的重量百分比为0.5～10％。
13.进一步地，溶解抑制剂为包含2～10个重氮萘醌结构的基团且该基团以磺酸酯的形式接枝在含有2～10个酚羟基的多酚骨架结构上的分子。
14.进一步地，溶解抑制剂的结构如下式iii～式vi所示：
[0015][0016]
其中：r4＝h，或者但r4不全为h；r5＝碳原子数为1～5的烷基；n＝1～5；o＝1～10；p＝1～10；q＝0～4。
[0017]
进一步地，溶解抑制剂占光刻胶组合物的重量百分比为0.1％～3％。
[0018]
进一步地，光致酸产生剂为非离子型磺酸酯类结构或离子型鎓盐类结构的化合物；光致酸产生剂占光刻胶组合物的重量百分比为0.1％～5％。
[0019]
进一步地，溶剂为乙酸正丁酯、乙酸乙酯、γ-丁内酯、丙二醇甲醚醋酸酯、丙二醇甲醚中的一种或多种的混合物。
[0020]
进一步地，溶剂占光刻胶组合物的重量百分比为80～99％。
[0021]
进一步地，光刻胶组合物还包括流平剂、表面活性剂、稳定剂中的一种或多种的混合物。
[0022]
本公开还有一方面提供了根据前述光刻胶组合物在高分辨干涉光刻、sp超衍射光刻、电子束直写、i线接近式光刻中的应用。
[0023]
(三)有益效果
[0024]
本公开的光刻胶组合物，通过将含有重氮萘醌(dnq)基团的分子创造性地引入化学放大胶体系中，利用dnq基团对于羟基、羧基等亲水基团的溶解抑制作用，以及其自身可在光照下分解并转变极性的特点，在非曝光区域产生溶解抑制作用，而在曝光区域产生溶解促进作用，从而使光刻胶组合物满足超薄膜层下的高留膜率要求，并能显著提升曝光区/非曝光区的溶解速率差，从而提高对比度。进一步地，该光刻胶组合物可同时提升化学放大光刻胶组合物的留膜率、对比度、分辨率、灵敏度等整体性能，而不仅仅是在各个单一性能指标之间做简单均衡。
附图说明
[0025]
图1示意性示出了根据本公开实施例在化学放大胶体系中加入溶解抑制剂后的反应示意图；
[0026]
图2示意性示出了根据本公开实施例1的曝光结果图形；
[0027]
图3示意性示出了根据本公开实施例5的曝光结果图形；
[0028]
图4示意性示出了根据本公开对比例1的曝光结果图形。。
具体实施方式
[0029]
为使本公开的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本公开进一步详细说明。
[0030]
在此使用的术语仅仅是为了描述具体实施例，而并非意在限制本公开。在此使用的术语“包括”、“包含”等表明了所述特征、步骤、操作和/或部件的存在，但是并不排除存在或添加一个或多个其他特征、步骤、操作或部件。
[0031]
在此使用的所有术语(包括技术和科学术语)具有本领域技术人员通常所理解的含义，除非另外定义。应注意，这里使用的术语应解释为具有与本说明书的上下文相一致的含义，而不应以理想化或过于刻板的方式来解释。
[0032]
本公开具体属于半导体集成电路制造中的光刻胶制备领域，尤其涉及一种适用于纳米级分辨率的光刻技术的光刻胶组合物及其应用方法。本公开所要解决的问题是获得一种适用于高分辨光刻技术的光刻胶组合物及其应用和光刻方法，其具备纳米级(100纳米以下)超高分辨率，可形成超薄膜层，适用于非传统的高分辨光刻技术，特别适用于365nm i线下的近场紫外纳米光刻。
[0033]
本公开的实施例提供了一种光刻胶组合物，包括：化学放大基体，化学放大基体包括聚合物树脂、光致酸产生剂和溶剂；溶解抑制剂，为包含重氮萘醌结构的小分子材料。
[0034]
本公开的光刻胶组合物属于化学放大胶体系，即该光刻胶组合物中的光致酸产生剂能够在特定波长的光引发作用下产生光酸分子，该光酸分子作为催化剂能够促使反应迅速进行或引发链反应，改变主体树脂的溶解性质从而能够通过显影产生图像，化学放大基体可同时具备较高的分辨率和灵敏度，能够获得高质量的纳米图形，因此是实现高分辨光刻的理想体系。
[0035]
本公开在传统化学放大胶体系的基础上添加了溶解抑制剂，即在本公开化学放大基体中加入含有dnq结构的小分子材料。dnq结构的小分子材料通常在传统的酚醛树脂类等非化学放大光刻胶体系中作为光敏成分使用。但本公开创造性地在化学放大基体中加入少量含有dnq基团的小分子材料，利用dnq基团对于羟基、羧基等亲水基团的溶解抑制作用，以及其自身可在光照下分解并转变极性的特点，在非曝光区域产生溶解抑制作用，而在曝光区域产生溶解促进作用，从而使所得光刻胶组合物能够满足超薄膜层下的高留膜率要求，并能显著提升曝光区/非曝光区的溶解速率差，从而提高对比度。而且意外的是，相比传统的溶解抑制剂方案，本公开在提高分辨率、线边粗糙度和灵敏度方面都有较大优势。
[0036]
下式ⅶ为一种典型的传统化学放大光刻胶体系的反应机理，其主体树脂是部分由叔丁基羰基保护的聚对羟基苯乙烯(pbocst)。在光照或电子束辐照条件下，光致酸产生剂(photo acid generator，pag)产生的光酸，在加热条件下催化保护基团的离去反应，生成
聚对羟基苯乙烯(phost)，从而由疏水转换为亲水。
[0037][0038]
进一步地，在非曝光区域，本公开所采用的溶解抑制剂本身具备较强疏水性，并可与树脂中的羟基形成分子间氢键，从而抑制光刻胶组合物在水系的碱性显影液中的溶解；在曝光区域，溶解抑制剂的dnq部分通过非化学放大作用转化为羧基、氢键作用消失，同时光致酸产生剂产酸通过化学放大作用脱除保护聚合物侧链上的保护基团而发生极性转化，这种非化学和化学放大的叠加作用使曝光区域的溶解度显著增加。
[0039]
式viii、图1分别为本公开中在该化学放大基体中加入溶解抑制剂后的反应机理和反应示意图。对于非曝光区域，重氮萘醌成分可以与酚羟基通过氢键相互作用，有效抑制主体树脂的溶解。而对于曝光区域，重氮萘醌在辐照下分解，生成茚羧酸，不仅消除了抑制作用，而且由于羧酸在碱性显影液中的高溶解性，还能进一步促进曝光区域的溶解，从而增加曝光区与非曝光区域的化学对比度，实现光刻灵敏度、对比度、分辨率的共同提升。
[0040][0041]
在上述实施例的基础上，聚合物树脂为对羟基苯乙烯类树脂、丙烯酸酯类树脂或由对羟基苯乙烯类单体、丙烯酸酯类单体共聚得到的树脂。
[0042]
该聚合物树脂可以为对羟基苯乙烯类、丙烯酸酯类或同时包含两者的共聚物树脂。其单体类型为符合化学通式(i)、(ii)中的至少一种。
[0043][0044]
式中：r1＝h，oh，碳原子数为1～20的烷基或烷氧基，碳原子数为1～20的酯，和/或
至少部分被叔丁氧羰基、乙烯基、金刚烷、缩醛、醚等结构保护的羟基。
[0045][0046]
式中：r2是氢或甲基；r3是h、碳原子数为1～20的烷基、碳原子数为3～8的环烷基或碳原子数为1～20的羟基烷基。当然，这里并不限定于聚合物树脂只能是聚对羟基苯乙烯类树脂、丙烯酸酯类树脂，实际上，化学放大胶体系适用的树脂在本公开的光刻胶组合物中都适用。
[0047]
在上述实施例的基础上，聚合物树脂含有酸不稳定基团的重复单元。
[0048]
酸不稳定基团的重复单元例如包括具有酯的结构、缩醛的结构等等。酸不稳定基团在pag产生的光酸作用下，能够促使反应迅速进行或引发链反应；且如式viii所示，dnq对该类聚合物树脂具有在非曝光区域有效抑制溶解，而在曝光区域促进溶解的作用，从而增加曝光区与非曝光区域的化学对比度。
[0049]
在上述实施例的基础上，聚合物树脂分子量为2000～100000；聚合物树脂占光刻胶组合物的重量百分比为0.5～10％。
[0050]
聚合物树脂为基于酸催化去保护机制的聚合物树脂，其分子量为2000～100000，分子量分布系数mw/mn为1.1～2.0。需要说明的是，与现有商业化光刻胶使用较厚膜层不同的是，满足高分辨所使用的膜层由于厚度极薄，在显影过程中少量膜厚的损失即可导致图形消失或者效果变差(厚度损失应＜2nm/30s(2.38％的tmah))。
[0051]
因此，本公开所使用的聚合物树脂的分子量适中，过小的分子会使光刻胶组合物易溶于水系的碱性显影液中，导致留膜率不足，同时也不宜过大，否则会影响分辨率和粗糙度。本公开中选用的聚合物树脂实际上可以为适用于化学放大光刻胶体系的所有聚合物树脂，但优选为聚对羟基苯乙烯类树脂或者对羟基苯乙烯和丙烯酸酯的共聚物树脂。在本公开中，聚合物树脂占光刻胶组合物的重量百分比可以为0.5～10％，优选为1～8％，更优选为3～5％。
[0052]
在上述实施例的基础上，溶解抑制剂为包含2～10个重氮萘醌结构的基团且该基团以磺酸酯的形式接枝在含有2～10个酚羟基的多酚骨架结构上的分子。
[0053]
溶解抑制剂为含有重氮萘醌结构的小分子材料，例如2，1，4-重氮萘醌磺酸酯、2，1，5-重氮萘醌磺酸酯；该2，1，4-重氮萘醌磺酸酯、2，1，5-重氮萘醌磺酸酯接枝在酚羟基的多酚骨架结构上。
[0054]
在上述实施例的基础上，溶解抑制剂的结构如下式iii～式vi所示：
[0055]
[0056][0057]
其中：r4＝h，或者(2，1，5-重氮萘醌磺酸酯)、(2，1，4-重氮萘醌磺酸酯)，但r4不全为h；r5＝碳原子数为1～5的烷基；n＝1～5；o＝1～10；p＝1～10；q＝0～4。
[0058]
当然，这里并不限定于溶解抑制剂只能为上述结构式的化合物，其它结构的重氮萘醌小分子材料也可以适用于本公开的光刻胶组合物中作为溶解抑制剂。
[0059]
在上述实施例的基础上，溶解抑制剂占光刻胶组合物的重量百分比为0.1％～3％。
[0060]
溶解抑制剂加入过多会导致膜层疏水性太强，且溶解度转换由抑制剂主导而不是pag主导，从而影响图形质量；而溶解抑制剂加入过少，则其抑制非曝光区溶解和促进曝光区溶解的效果不明显。因此，溶解抑制剂占光刻胶组合物的重量百分比为0.1％～3％，优选为0.5～2％。
[0061]
在上述实施例的基础上，光致酸产生剂为非离子型磺酸酯类结构或离子型鎓盐类结构的化合物；光致酸产生剂占光刻胶组合物的重量百分比为0.1％～5％。
[0062]
光致酸产生剂(photo acid generator，pag)在特定波长的光照射下会产生酸(被称为光酸)，光酸会在一定温度下催化光刻胶中被曝光部分的去保护反应(如式ⅶ所示)，使被曝光部分能够在显影时溶解而产生图像。事实上，本公开中选用的pag可以为化学放大胶体系可用的所有光致酸产生剂，但优选为非离子型磺酸酯类结构的pag和离子型鎓盐类的pag。在本公开中，pag占光刻胶组合物的重量百分比可以为0.1％～5％，优选为0.5～3％。
[0063]
在上述实施例的基础上，溶剂为乙酸正丁酯、乙酸乙酯、γ-丁内酯、丙二醇甲醚醋酸酯、丙二醇甲醚中的一种或多种的混合物。
[0064]
溶剂能够使光刻胶处于液体状态，便于涂覆，其他组分通过溶剂混合形成光刻胶组合物。本公开中使用的溶剂可以是选自由乙酸正丁酯、乙酸乙酯、γ-丁内酯、丙二醇甲醚醋酸酯(pgmea)、丙二醇甲醚以及它们的混合物构成的组分，上述溶剂对于溶解极性不同的多种光刻胶成分具有较好的覆盖范围。
[0065]
在上述实施例的基础上，溶剂占光刻胶组合物的重量百分比为80～99％。
[0066]
在本公开中，溶剂占光刻胶组合物的重量百分比可以为80～99％，优选为90～98％，更优选为92～96％。上述溶剂比例是基于形成100nm以下超薄膜层的优化数值，溶剂过少将难以通过旋涂的方式(旋涂速度为1500～4000rpm)形成超薄膜层，而溶剂过多，光刻胶太稀则难以形成高质量的光刻胶膜层。
[0067]
在上述实施例的基础上，光刻胶组合物还包括流平剂、表面活性剂、稳定剂中的一种或多种的混合物。
[0068]
本公开的光刻胶组合物还可以选择性加入少量(总含量1％以内)的流平剂、表面活性剂、稳定剂等，包括但不限于小分子氨类、硅氧烷类、环氧乙烷/丙烷类和含氟烷烃分子类中的任意一种或多种。
[0069]
本公开提供的光刻胶组合物通过加入具有特定官能团的溶解抑制剂，可实现高留膜率的超薄光刻胶膜层(100纳米以下膜厚，非曝光区厚度损失＜2nm/30s)，同时增加曝光区与非曝光区域的化学对比度，实现了光刻灵敏度、对比度、分辨率的共同提升，尤其适用于波长为150～450nm的高分辨光学光刻以及电子束光刻领域，可实现低于64nm尺寸的密集线图形制备。
[0070]
本公开还提供了一种根据前述光刻胶组合物在高分辨干涉光刻、近场光刻、sp超衍射光刻、电子束直写、i线接近式光刻中的应用。
[0071]
本公开涉及的光刻胶组合物不仅可以用于常规i线紫外光刻方法，还可用于新型高分辨光刻技术，例如高分辨干涉光刻、sp超衍射光刻、电子束直写等，上述领域对于光刻胶膜层厚度与分辨率的要求通常远高于现有的近紫外和深紫外光刻。即使对于像euv光刻这种同样使用超薄膜层的光刻胶，因感光波长不匹配，也难以直接应用到上述新型光刻技术中。
[0072]
综上，本公开提出的化学放大光刻胶成分组合，尤其是引进溶解抑制剂策略的采用，是传统化学放大光刻胶体系所没有的技术思路。从光刻图形质量方面来说，该策略可同时提升化学放大光刻胶的留膜率、对比度、分辨率、灵敏度等整体性能，而不仅仅是在各个单一性能指标之间做简单均衡。因此，本公开的方案尤其适用于新型高分辨(100纳米以下)光刻技术。从光刻膜层方面来说，本公开提出的光刻胶组合物，适用于超薄光刻胶膜层(100纳米以下)，这一点也与上述高分辨率要求相匹配，而传统的商用光刻胶材料通常存在超薄膜层下留膜率不足的问题。
[0073]
下面通过具体实施方式对本公开作进一步说明。在以下实施例中对上述光刻胶组合物及其应用进行具体说明。但是，下述实施例仅用于对本公开进行例示，本公开的范围不限于此。
[0074]
本公开的光刻胶组合物，其包括聚合物树脂、光致酸产生剂、溶解抑制剂、溶剂以及其他添加成分，该其他添加成分包括流平剂、表面活性剂、稳定剂等。本公开提出的光刻胶材料适用于辐照波长为150～450nm(尤其是基于365nm的超分辨光刻)且需要100纳米以下超薄膜层(优选50纳米以下)、高留膜率(＜2nm/30s@2.38％的tmah)，以及高分辨率(100纳米以下)的光学光刻技术，例如高分辨干涉光刻、近场光刻、sp超衍射光刻、电子束直写等。
[0075]
一、各实施例及对比例的聚合物树脂包括：
[0076]
(1)对羟基苯乙烯与丙烯酸酯的共聚物树脂，其结构式如下：
[0077][0078]
其中，r6＝h，或者叔丁氧羰基；r7＝h，或者烷基；
[0079]
具体可以为：
[0080][0081]
1-1-1(叔丁氧羰基保护的对羟基苯乙烯与丙烯酸的共聚物)。
[0082]
(2)对羟基苯乙烯类树脂，其结构式如下：
[0083][0084]
其中，r6＝h，或者叔丁氧羰基；
[0085]
具体可以为：
[0086]
(叔丁氧羰基保护的聚对羟基苯乙烯)
[0087]
(缩醛保护的聚对羟基苯乙烯)。
[0088]
(3)丙烯酸酯类树脂，其结构式如下：
[0089][0090]
其中，r7＝h，或者烷基；
[0091]
具体可以为：
[0092]
(金刚烷酯保护的聚丙烯酸)。
[0093]
二、各实施例及对比例的光致酸产生剂包括：
[0094]
(1)非离子型磺酸酯类光致酸产生剂，其结构式如下：
[0095][0096]
(2)离子型鎓盐类光致酸产生剂，其结构式如下：
[0097][0098]
三、各实施例及对比例的溶解抑制剂，其结构式如下：
[0099][0100]
3-1、3-3中3个r4为另一个r4为h。3-2、3-4中r4均为
[0101]
四、各实施例及对比例的溶剂包括丙二醇甲醚醋酸酯(4-1)、乳酸乙酯(4-2)、丙二醇单甲基醚(4-3)。
[0102]
五、各实施例及对比例的其他添加成分包括正辛氨(5-1)、环氧乙烷(5-2)。
[0103]
各实施例及对比例的光刻胶组合物的配制及光刻实验的步骤如下：
[0104]
a、配胶：根据不同的曝光剂量及膜厚要求，调整光刻胶组合物的配方，按如下方案配制：称取一种聚合物树脂，至少一种光致酸产生剂，至少一种溶解抑制剂，溶解到至少一种成分的溶剂中，搅拌摇匀直至充分溶解，用0.22微米膜过滤。具体地，以配制每100ml光刻胶组合物溶液组合物计，实施例、对比例按照表1中的各组分及添加量进行配制。
[0105]
b、光刻：匀胶，3000转每分钟，旋涂30秒，得到基片上厚度在15～100nm的光刻胶膜层；前烘，100℃，2分钟；使用i线365nm表面等离子体光刻机、i线365nm干涉光刻或电子束直写光刻方法曝光；后烘，100℃，1分钟；显影，2.83％tmah，30s。
[0106]
其中，灵敏度定义为光刻胶膜层在显影后全部被去除的曝光剂量；对于光学光刻，由对应波长的光源进行不同剂量的图形曝光并显影；对于电子束直写，则用20kv电子束进行不同剂量的图形曝光并显影；曝光区在显影后的膜层厚度由膜层/形貌测量仪器(如椭偏仪、原子力显微镜、扫描电镜等)进行测量。一般认为100mj/cm2或100μc/cm2以下的灵敏度值属于高灵敏度。
[0107]
留膜率为曝光显影后(2.83％tmah，30s)非曝光区域膜层厚度与曝光前胶膜厚度之比，95％以上为良好，80～95％为较好，50～80％为一般，低于50％为差；上述厚度由膜层/形貌测量仪器(如椭偏仪、原子力显微镜、扫描电镜等)进行测量。
[0108]
表1各实施例及对比例的光刻胶组合物配方及光刻结果
[0109][0110]
以实施例1为例进行进一步说明：
[0111]
实施例1：
[0112]
聚合物树脂：4mg，结构单体结构式具体为：
[0113][0114]
1-1-1(叔丁氧羰基保护的对羟基苯乙烯与丙烯酸的共聚物)。
[0115]
光致酸产生剂：1mg，结构式具体为：
[0116][0117]
溶解抑制剂：1mg，结构式具体为：
[0118]
其中1个r4为h，另外3个r4为
[0119]
其他添加剂：正辛氨；0.1mg。
[0120]
以配制每100ml光刻胶组合物计，将上述各组分加入余量丙二醇甲醚醋酸酯溶剂中搅拌摇匀直至充分溶解，用0.22微米膜过滤。按照步骤b的工艺条件进行光刻，光刻结束后进行留膜率、灵敏度的测试。
[0121]
实施例1中使用i线(365nm)表面等离子体光刻工艺，图形周期：128nm。在该实施例中，留膜率大于95％为良好，膜层质量良好，曝光的128nm周期光栅图形对比度良好，线边缘粗糙度小于10nm，曝光结果图形如图2所示。
[0122]
实施例2～10分别在组分、含量和/或光刻方法上调整并进行实验，所得结果与实施例1类似，其中，实施例4采用365nm接近式光刻，实施例5～6采用365nm干涉光刻，实施例10和对比例3采用了电子束直写光刻，实施例5的曝光图形如图3所示，膜层厚度为40nm，图形周期为120nm，留膜率和灵敏度良好，线条清晰且对比度良好。采用本发明光刻胶组合物进行高分辨干涉光刻、sp超衍射光刻、电子束直写等光刻均能够在较薄的薄层基础上实现良好的留膜率和膜层质量，可实现低于64nm尺寸的较高质量密集线图形制备，对比度和灵敏度均较高。
[0123]
实施例2和对比例1均为实施例1的对照实验。实施例2中，只加入0.1mg溶解抑制剂，为实施例1的十分之一，其它条件均与实施例1相同，其灵敏度从实施例1的25mj/cm2改变至79mj/cm2，存在明显下降。而对比例1进一步去除了溶解抑制剂，其灵敏度再一次下降至130mj/cm2，且留膜率也有明显下降，曝光效果极差，没有完整的纳米图形，对比例1的曝光结果图形如图4所示。
[0124]
类似地，对比例3是实施例10的对照实验。对比例3中，去除了溶解抑制剂，其它条件均与实施例10相同，其灵敏度从实施例10的45μc/cm2改变至115μc/cm2，且留膜率也有一定程度的下降。
[0125]
可见，本公开提出的光刻胶组合物的设计策略，即在化学放大光刻胶体系中引入基于dnq分子(含dnq基团)的功能性溶解抑制成分，提高了整体光刻性能。针对超薄光刻胶膜层，使用本公开中的溶解抑制剂后，对其他成分的留膜率(即疏水性)设计要求可以放宽，可采用相对更亲水的聚合物树脂和光致生酸剂，并最大程度地优化其光刻性能。进一步地，通过使用本公开中的活性溶解抑制成分制成的化学放大光刻胶组合物，可以实现高分辨光刻，不仅能够应用于现有光刻方法，还可应用于各种新型的高分辨光刻技术中。
[0126]
以上所述的具体实施例，对本公开的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本公开的具体实施例而已，并不用于限制本公开，凡在本公开的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本公开的保护范围之内。

技术特征：
1.一种光刻胶组合物，其特征在于，包括：化学放大基体，所述化学放大基体包括聚合物树脂、光致酸产生剂和溶剂；溶解抑制剂，为包含重氮萘醌结构的小分子材料。2.根据权利要求1所述的光刻胶组合物，其特征在于，所述聚合物树脂为对羟基苯乙烯类树脂、丙烯酸酯类树脂或由对羟基苯乙烯类单体、丙烯酸酯类单体共聚得到的树脂。3.根据权利要求2所述的光刻胶组合物，其特征在于，所述聚合物树脂含有酸不稳定基团的重复单元。4.根据权利要求3所述的光刻胶组合物，其特征在于，所述聚合物树脂分子量为2000～100000；所述聚合物树脂占所述光刻胶组合物的重量百分比为0.5～10％。5.根据权利要求1所述的光刻胶组合物，其特征在于，所述溶解抑制剂为包含2～10个重氮萘醌结构的基团且该基团以磺酸酯的形式接枝在含有2～10个酚羟基的多酚骨架结构上的分子。6.根据权利要求5所述的光刻胶组合物，其特征在于，所述溶解抑制剂的结构如下式iii～式vi所示：其中：r4＝h，或者但r4不全为h；r5＝碳原子数为1～5的烷基；n＝1～5；o＝1～10；p＝1～10；q＝0～4。7.根据权利要求6所述的光刻胶组合物，其特征在于，所述溶解抑制剂占所述光刻胶组合物的重量百分比为0.1％～3％。8.根据权利要求1所述的光刻胶组合物，其特征在于，所述光致酸产生剂为非离子型磺酸酯类结构或离子型鎓盐类结构的化合物；所述光致酸产生剂占所述光刻胶组合物的重量百分比为0.1％～5％。9.根据权利要求1所述的光刻胶组合物，其特征在于，所述溶剂为乙酸正丁酯、乙酸乙酯、γ-丁内酯、丙二醇甲醚醋酸酯、丙二醇甲醚中的一种或多种的混合物。
10.根据权利要求9所述的光刻胶组合物，其特征在于，所述溶剂占所述光刻胶组合物的重量百分比为80～99％。11.根据权利要求1所述的光刻胶组合物，其特征在于，所述光刻胶组合物还包括流平剂、表面活性剂、稳定剂中的一种或多种的混合物。12.根据权利要求1～11中任意一项所述的光刻胶组合物在高分辨干涉光刻、sp超衍射光刻、电子束直写、i线接近式光刻中的应用。

技术总结
本公开提供了一种光刻胶组合物，包括：化学放大基体，化学放大基体包括聚合物树脂、光致酸产生剂和溶剂；溶解抑制剂，为包含重氮萘醌结构的小分子材料。本公开还提供了该光刻胶组合物的应用。本公开的光刻胶组合物通过加入具有重氮萘醌结构的溶解抑制剂，可实现高留膜率的超薄光刻胶膜层，同时增加曝光区与非曝光区域的化学对比度，实现了光刻灵敏度、对比度、分辨率的共同提升。分辨率的共同提升。分辨率的共同提升。


技术研发人员：罗先刚 杨东旭 彭献 苏凯欣 赵泽宇 高平 王长涛
受保护的技术使用者：中国科学院光电技术研究所
技术研发日：2021.12.10
技术公布日：2022/3/8