王瑞(國(guó)家知識(shí)產(chǎn)權(quán)局專利局專利審查協(xié)作江蘇中心化學(xué)發(fā)明審查部， 江蘇 蘇州 215000)

光致抗蝕劑用光產(chǎn)酸劑的發(fā)展趨勢(shì)

王瑞(國(guó)家知識(shí)產(chǎn)權(quán)局專利局專利審查協(xié)作江蘇中心化學(xué)發(fā)明審查部， 江蘇 蘇州 215000)

光致抗蝕劑是一類光敏高分子聚合物，受到光能照射時(shí)，分子內(nèi)部發(fā)生聚合或分解反應(yīng)，生成對(duì)某些溶劑可溶或不可溶的物質(zhì)，微細(xì)加工中可利用這種特性來(lái)得到所需要的幾何圖形。本文對(duì)光致抗蝕劑用光產(chǎn)酸劑進(jìn)行初步介紹，分析了光致抗蝕劑用光產(chǎn)酸劑的最新研究進(jìn)展，并對(duì)今后的發(fā)展做了相關(guān)的預(yù)測(cè)與展望。

光致抗蝕劑；光產(chǎn)酸劑

光致抗蝕劑一般由4部分組成：樹脂型聚合物、溶劑、光活性物質(zhì)、添加劑。光活性物質(zhì)(本文指光產(chǎn)酸劑，有時(shí)也稱光引發(fā)劑)是控制光致抗蝕劑對(duì)某一特定波長(zhǎng)光/電子束/離子束/X射線等感光，并發(fā)生相應(yīng)的化學(xué)反應(yīng)。

光致抗蝕劑的性能主要體現(xiàn)在分辨率、對(duì)比度、敏感度、黏滯性/黏度、黏附性、抗蝕性等方面，而光致抗蝕劑的光活性成分是光產(chǎn)酸劑，其在輻射下產(chǎn)生酸。在現(xiàn)有光產(chǎn)酸劑中，磺酸酯類光產(chǎn)酸劑應(yīng)用廣泛，是化學(xué)增幅型光刻膠的重要組成部分。光產(chǎn)酸劑的吸收光譜決定了光致抗蝕劑的光譜靈敏度和產(chǎn)生相關(guān)活性酸的數(shù)量，酸可通過其擴(kuò)散性、親核性及其酸強(qiáng)度來(lái)控制抗蝕劑材料的成像性能。除此之外，光產(chǎn)酸劑還應(yīng)具備好的化學(xué)穩(wěn)定性和熱穩(wěn)定性，且量子產(chǎn)率高。

1 光致抗蝕劑用光產(chǎn)酸劑的最新研究進(jìn)展

光產(chǎn)酸劑是化學(xué)增幅型光致抗蝕劑中的關(guān)鍵組成之一，它的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)對(duì)光致抗蝕劑體系形成的圖像有很大影響。目前，锍鎓鹽和磺酸酯類的光產(chǎn)酸劑占主要地位。近來(lái)，能源的短波長(zhǎng)化不斷發(fā)展，在追求細(xì)微圖案的今天，產(chǎn)酸效率良好、且顯影性優(yōu)異的環(huán)境友好型光產(chǎn)酸劑，成為研究的重點(diǎn)。

光產(chǎn)酸劑主要分為離子型和非離子型，其中離子型光產(chǎn)酸劑主要包括重氮鹽類化合物如重氮鹽酸鹽、重氮硫酸鹽、重氮磺酸鹽、重氮硼酸鹽及重氮氟磷酸鹽，其主要用于436nm、365nm光致抗蝕劑體系，也可應(yīng)用于負(fù)型光致抗蝕劑體系，和鎓鹽類化合物如碘鎓鹽、硒鎓鹽、磷鎓鹽、砷鎓鹽等，其主要用于深紫外區(qū)、真空紫外區(qū)及電子束抗蝕劑體系。非離子型光產(chǎn)酸劑主要包括有機(jī)多鹵化物如多鹵代苯乙酮類、三嗪衍生物、磺酰氯酯化物等。

在初期，使用在感光放射線時(shí)產(chǎn)生弱酸的脂肪族重氮二砜化合物與在感光放射線時(shí)產(chǎn)生強(qiáng)酸的鎓鹽，由于使用抗衡陰離子時(shí)芳基磺酸鹽等的锍鹽通常引起自旋涂布器的過濾器被貯存過程中形成的細(xì)微粒堵塞，而這些細(xì)微粒在圖形形成過程中被錄制從而不能得到預(yù)定的電路。

在光刻蝕技術(shù)中，理論上根據(jù)Rayleigh衍射極限公式R=(K1?λ)/n sinθ，其中R=分辨率，λ=波長(zhǎng)，n=折光指數(shù)，θ=入射角，曝光的波長(zhǎng)越短，則分辨率越高。近年來(lái)，半導(dǎo)體器件生產(chǎn)所采用的光刻蝕技術(shù)，其曝光光源的波長(zhǎng)已經(jīng)逐年變短。當(dāng)使用KrF受激準(zhǔn)分子激光器所用的光源或那些具有更短波長(zhǎng)的光源時(shí)，必須加強(qiáng)抗蝕劑的敏感度。由于化學(xué)增強(qiáng)型光刻膠利用酸的作用，當(dāng)基材為堿性時(shí)由于酸的失活作用輪廓易帶底部尾狀，通過加入大量的堿性淬滅劑可解決該問題。

光致抗蝕劑分辨率是指抗蝕劑制劑能夠在曝光和顯像以后以高度成像邊緣銳度從光掩模轉(zhuǎn)移到基底中的最小特征，在當(dāng)今的許多前沿制造應(yīng)用中，小于二分之一微米的光致抗蝕劑制劑分辨率是非常必要的。在抗蝕劑涂層的顯像和未顯像區(qū)域之間的這種界限，可以在基底上轉(zhuǎn)化成掩模圖像的精確圖型傳遞。如果光致抗蝕劑制劑尺寸已經(jīng)降低于150nm，光致抗蝕圖案的粗糙度變成關(guān)鍵性的問題，因此，具有最小邊緣粗糙度的光致抗蝕劑制劑是非常合乎需要的。日本住友化學(xué)工業(yè)株式會(huì)社在CN1841200A、CN1955845A、CN101125823A中圍繞提供較好的分辨率和改進(jìn)的圖案輪廓的圖案提出了一系列適合作為光酸產(chǎn)生劑的鹽。

2 結(jié)語(yǔ)

根據(jù)摩爾定律的預(yù)言，半導(dǎo)體工業(yè)正不斷向更小、更快、更密集的微電子系統(tǒng)方向發(fā)展，因此發(fā)展熱穩(wěn)定性好、成膜性好，且純度高、結(jié)構(gòu)規(guī)整的抗蝕劑材料成為研究重點(diǎn)。

[1]JP1048826A.

[2](a)CN1841200A;(b)CN1955845A;(c)CN101125823A.

[3](a)CN101750888A;(b)CN102269931A;(c) CN102279521A(d)CN102289149A.