CN105301900A - 一种光刻胶组合物和形成光刻图案的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种光刻胶组合物和形成光刻图案的方法。所述组合物包括：聚醚改性的有机硅流平剂、溶剂、光活性物质、有机酸、树脂和颜料分散体。形成光刻图案的方法包括准备一个光纤面板基板，在光纤面板基板的正面涂覆光刻胶组合物，形成光刻胶组合物层，在光化辐射下图案化曝光该光刻胶组合物层，施加显影剂，将光刻胶组合物层上的未曝光区域用显影剂去除，形成光刻胶图案。

Description

一种光刻胶组合物和形成光刻图案的方法

技术领域

本发明属于光刻胶材料技术领域，具体涉及一种光刻胶组合物和形成光刻图案的方法。

背景技术

光刻胶由感光树脂、增感剂和溶剂三种主要成分组成的对光敏感的混合液体。感光树脂经光照后，在曝光区能很快地发生光固化反应，使得这种材料的物理性能，特别是溶解性、亲合性等发生明显变化。经适当的溶剂处理，溶去可溶性部分，得到所需图像。光刻胶的技术复杂，品种较多。根据其化学反应机理和显影原理，可分负性胶和正性胶两类。光照后形成不可溶物质的是负性胶；反之，对某些溶剂是不可溶的，经光照后变成可溶物质的即为正性胶。利用这种性能，将光刻胶作涂层，就能在硅片表面刻蚀所需的电路图形。

光刻胶中不同材料的粘合剂，给与光刻胶的机械与化学性质（如粘附性、胶膜厚度、热稳定性等感光剂，感光剂对光能发生光化学反应；溶剂，保持光刻胶的液体状态，使之具有良好的流动性；添加剂，用以改变光刻胶的某些特性，如改善光刻胶发生反射而添加染色剂等。负性光刻胶：树脂是聚异戊二烯，一种天然的橡胶；溶剂是二甲苯；感光剂是一种经过曝光后释放出氮气的光敏剂，产生的自由基在橡胶分子间形成交联。从而变得不溶于显影液。负性光刻胶在曝光区由溶剂引起泡涨；曝光时光刻胶容易与氮气反应而抑制交联。正性光刻胶：树脂是一种叫做线性酚醛树脂的酚醛甲醛，提供光刻胶的粘附性、化学抗蚀性，当没有溶解抑制剂存在时，线性酚醛树脂会溶解在显影液中；感光剂是光敏化合物，最常见的是重氮萘醌，在曝光前，重氮萘醌是一种强烈的溶解抑制剂，降低树脂的溶解速度。在紫外曝光后，重氮萘醌在光刻胶中化学分解，成为溶解度增强剂，大幅提高显影液中的溶解度因子至100或者更高。这种曝光反应会在重氮萘醌中产生羧酸，它在显影液中溶解度很高。正性光刻胶具有很好的对比度，所以生成的图形具有良好的分辨率。

浸渍光刻有效地增大成像装置例如具有KrF或ArF光源的扫描仪中的透镜的数值孔径。这点是通过在成像装置的最后表面和半导体晶片的最上表面之间使用相对高折射率流体。来实现的。该浸渍流体与在空气或惰性气体介质中相比，能使更多量的光聚焦到光致抗蚀剂层上。为达到更高的分辨能力以及扩展现有的制造器具的性能，提出了先进的图案化技术。

现有的技术中，光刻胶在后烘的高温处理后，膜层表面很容易收缩，使光刻胶涂布不均。这样应用于基因组测序时，光刻胶涂布于芯片上，会影响检测精度，造成结果不准确。

发明内容

本发明的一个目的是一种光刻胶组合物，所述光刻胶组合物按重量比为聚醚改性的有机硅流平剂0.4-0.55份、溶剂20-23份、光活性物质2-3份、有机酸1-2份、树脂16-18份和颜料分散体20-21份。

所述聚醚改性的有机硅流平剂为ETA-706。

所述溶剂为乙酸乙酯、丙二醇甲醚醋酸酯和二甲基乙酰胺，所述乙酸乙酯、丙二醇甲醚醋酸酯和二甲基乙酰胺的质量比为（2-3）：（14-17）：（4-7）。

所述乙酸乙酯、丙二醇甲醚醋酸酯和二甲基乙酰胺的质量比为2：16：5。

所述光活性物质为重氮萘醌磺酸酯。

所述有机酸为柠檬酸。

所述树脂为2-羟基乙基丙烯酸甲酯、三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯和甲基丙烯酸正丁酯，2-羟基乙基丙烯酸甲酯、三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯和甲基丙烯酸正丁酯的重量比为3:1:6。

所述颜料分散体为红色、蓝色、黄色或紫色。

本发明的另一个目的是一种形成光刻胶图案的方法，包括以下步骤：

（1）准备一个光纤面板基板；

（2）在光纤面板基板的正面涂覆光刻胶组合物，形成光刻胶组合物层；

（3）在光化辐射下图案化曝光该光刻胶组合物层；

（4）在光刻胶组合物层上施加显影剂甲基-2-羟基异丁酸酯和2-庚酮，将光刻胶组合物层上的未曝光区域用显影剂去除，形成光刻胶图案。

本发明中的光刻胶中添加了聚醚改性的有机硅流平剂ETA-706，涂布于芯片上，得到的膜层均匀、平滑。制备得到的光刻胶非常适合涂布于基因组测序中的基因芯片上，使检测结果精度高，可以进行大规模工业生产。本发明中的正性光刻胶有很好的对比度，光刻得到的图像分辨率高，非常适合于大规模推广应用。

具体实施方式

实施例1

（1）准备一个光纤面板基板；

（2）在光纤面板基板的正面涂覆光刻胶组合物，组合物按重量比为ETA-7060.4份、乙酸乙酯2份、丙二醇甲醚醋酸酯16份、二甲基乙酰胺5份、重氮萘醌磺酸酯2份、有机酸1份、2-羟基乙基丙烯酸甲酯4份、三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯2份、甲基丙烯酸正丁酯12份和红色颜料分散体20份，形成光刻胶组合物层；

（3）在光化辐射下图案化曝光该光刻胶组合物层；

（4）在光刻胶组合物层上施加显影剂甲基-2-羟基异丁酸酯和2-庚酮，将光刻胶组合物层上的未曝光区域用显影剂去除，形成光刻胶图案。

实施例2

（1）准备一个光纤面板基板；

（2）在光纤面板基板的正面涂覆光刻胶组合物，组合物按重量比为ETA-7060.55份、乙酸乙酯2份、丙二醇甲醚醋酸酯14份、二甲基乙酰胺4份、重氮萘醌磺酸酯2份、柠檬酸2份、2-羟基乙基丙烯酸甲酯3份、三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯3份、甲基丙烯酸正丁酯10份和蓝色颜料分散体21份，形成光刻胶组合物层；

（3）在光化辐射下图案化曝光该光刻胶组合物层；

（4）在光刻胶组合物层上施加显影剂甲基-2-羟基异丁酸酯和2-庚酮，将光刻胶组合物层上的未曝光区域用显影剂去除，形成光刻胶图案。

实施例3

（1）准备一个光纤面板基板；

（2）在光纤面板基板的正面涂覆光刻胶组合物，组合物按重量比为ETA-7060.5份、乙酸乙酯2份、丙二醇甲醚醋酸酯14份、二甲基乙酰胺7份、重氮萘醌磺酸酯3份、柠檬酸1份、2-羟基乙基丙烯酸甲酯5份、三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯8份、甲基丙烯酸正丁酯4份和黄色颜料分散体21份，形成光刻胶组合物层；

（3）在光化辐射下图案化曝光该光刻胶组合物层；

（4）在光刻胶组合物层上施加显影剂甲基-2-羟基异丁酸酯和2-庚酮，将光刻胶组合物层上的未曝光区域用显影剂去除，形成光刻胶图案。

实施例4

（1）准备一个光纤面板基板；

（2）在光纤面板基板的正面涂覆光刻胶组合物，组合物按重量比为ETA-7060.45份、乙酸乙酯2.5份、丙二醇甲醚醋酸酯16.5份、二甲基乙酰胺4份、重氮萘醌磺酸酯3份、柠檬酸2份、2-羟基乙基丙烯酸甲酯5份、三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯8份和甲基丙烯酸正丁酯4份和紫色颜料分散体21份，形成光刻胶组合物层；

（3）在光化辐射下图案化曝光该光刻胶组合物层；

（4）在光刻胶组合物层上施加显影剂甲基-2-羟基异丁酸酯和2-庚酮，将光刻胶组合物层上的未曝光区域用显影剂去除，形成光刻胶图案。

实施例5

（1）准备一个光纤面板基板；

（2）在光纤面板基板的正面涂覆光刻胶组合物，组合物按重量比为ETA-7060.48份、乙酸乙酯3份、丙二醇甲醚醋酸酯14份、二甲基乙酰胺5份、重氮萘醌磺酸酯3份、柠檬酸2份、2-羟基乙基丙烯酸甲酯9份、三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯4份、甲基丙烯酸正丁酯4份和黄色颜料分散体21份，形成光刻胶组合物层；

（3）在光化辐射下图案化曝光该光刻胶组合物层；

（4）在光刻胶组合物层上施加显影剂甲基-2-羟基异丁酸酯和2-庚酮，将光刻胶组合物层上的未曝光区域用显影剂去除，形成光刻胶图案。

实施例6

（1）准备一个光纤面板基板；

（2）在光纤面板基板的正面涂覆光刻胶组合物，组合物按重量比为ETA-7060.42份、乙酸乙酯3份、丙二醇甲醚醋酸酯15份、二甲基乙酰胺5份、重氮萘醌磺酸酯2.5份、柠檬酸1份、2-羟基乙基丙烯酸甲酯8份、三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯5份、甲基丙烯酸正丁酯4份和蓝色颜料分散体20份，形成光刻胶组合物层；

（3）在光化辐射下图案化曝光该光刻胶组合物层；

（4）在光刻胶组合物层上施加显影剂甲基-2-羟基异丁酸酯和2-庚酮，将光刻胶组合物层上的未曝光区域用显影剂去除，形成光刻胶图案。

实施例7

（1）准备一个光纤面板基板；

（2）在光纤面板基板的正面涂覆光刻胶组合物，组合物按重量比为ETA-7060.4份、乙酸乙酯2.5份、丙二醇甲醚醋酸酯14.5份、二甲基乙酰胺5.5份、重氮萘醌磺酸酯2份、柠檬酸1.5份、2-羟基乙基丙烯酸甲酯6份、三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯6份、甲基丙烯酸正丁酯5份和红色颜料分散体20.5份，形成光刻胶组合物层；

（3）在光化辐射下图案化曝光该光刻胶组合物层；

（4）在光刻胶组合物层上施加显影剂甲基-2-羟基异丁酸酯和2-庚酮，将光刻胶组合物层上的未曝光区域用显影剂去除，形成光刻胶图案。

对比例

（1）准备一个光纤面板基板；

（2）在光纤面板基板的正面涂覆光刻胶组合物，组合物按重量比为ETA-7350.4份、乙酸乙酯8份、丙二醇甲醚醋酸酯2份、二甲基乙酰胺0.5份、重氮萘醌磺酸酯2份、2-羟基乙基丙烯酸甲酯4份、三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯2份和甲基丙烯酸正丁酯4份，形成光刻胶组合物层；

（3）在光化辐射下图案化曝光该光刻胶组合物层；

（4）在光刻胶组合物层上施加显影剂2-庚酮，将光刻胶组合物层上的未曝光区域用显影剂去除，形成光刻胶图案。

实验例

利用本发明光刻胶形成浮雕图像，立即测量实施例1-实施例4以及对比例的膜厚度和增加的曝光量，计算厚度损失，并且检测图案塌陷情况，结果如表1：

表1

由表1可知，本发明实施例1-实施例4的制得光刻胶的厚度损失小，没有图案塌陷的情况，质量显著高于对比例。

上述详细说明是针对本发明其中之一可行实施例的具体说明，该实施例并非用以限制本发明的专利范围，凡未脱离本发明所为的等效实施或变更，均应包含于本发明技术方案的范围内。

Claims (8)

1.一种光刻胶组合物，其特征在于，所述光刻胶组合物按重量比为聚醚改性的有机硅流平剂0.4-0.55份、溶剂20-23份、光活性物质2-3份、有机酸1-2份、树脂16-18份和颜料分散体20-21份。

2.如权利要求1所述的光刻胶组合物，其特征在于，所述聚醚改性的有机硅流平剂为ETA-706。

3.如权利要求1所述的光刻胶组合物，其特征在于，所述溶剂为乙酸乙酯、丙二醇甲醚醋酸酯和二甲基乙酰胺，所述乙酸乙酯、丙二醇甲醚醋酸酯和二甲基乙酰胺的质量比为（2-3）：（14-17）：（4-7）。

4.如权利要求1所述的光刻胶组合物，其特征在于，所述光活性物质为重氮萘醌磺酸酯。

5.如权利要求1所述的光刻胶组合物，其特征在于，所述有机酸为柠檬酸。

6.如权利要求1所述的光刻胶组合物，其特征在于，所述树脂为2-羟基乙基丙烯酸甲酯、三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯和甲基丙烯酸正丁酯。

7.如权利要求1所述的光刻胶组合物，其特征在于，所述颜料分散体为红色、蓝色、黄色或紫色。

8.一种形成光刻胶图案的方法，其特征在于，包括以下步骤：

（1）准备一个光纤面板基板；

（2）在光纤面板基板的正面涂覆权利要求1-8任一项的光刻胶组合物，形成光刻胶组合物层；

（3）在光化辐射下图案化曝光该光刻胶组合物层；

（4）在光刻胶组合物层上施加显影剂甲基-2-羟基异丁酸酯和2-庚酮，将光刻胶组合物层上的未曝光区域用显影剂去除，形成光刻胶图案。