CN105807563B - 光刻胶组合物及其制备方法和构图方法 - Google Patents

光刻胶组合物及其制备方法和构图方法 Download PDF

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CN105807563B CN201610323408.1A CN201610323408A CN105807563B CN 105807563 B CN105807563 B CN 105807563B CN 201610323408 A CN201610323408 A CN 201610323408A CN 105807563 B CN105807563 B CN 105807563B
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Abstract

本发明提供一种光刻胶组合物,其中,所述光刻胶组合物包括:对第一波长的光感光的第一感光树脂;对第二波长的光感光的第二感光树脂,所述第二波长不同于所述第一波长,且所述第二感光树脂包括二苯胺重氮感光树脂,且所述第二感光树脂在所述光刻胶组合物中所占的质量比例小于所述第一感光树脂在所述光刻胶组合物中所占的质量比例;和成膜树脂。本发明还提供一种构图方法和一种光刻胶组合物的制备方法。利用所述光刻胶组合物进行构图方法时,光刻胶不容易从金属膜层上剥离。

Description

光刻胶组合物及其制备方法和构图方法
技术领域
本发明涉及光刻技术领域,具体地,涉及一种光刻胶组合物、该光刻胶组合物的制备方法和一种利用该光刻胶组合物进行光刻的构图方法。
背景技术
在制造微电子设备时,需要用到光刻构图工艺,而在执行光刻构图工艺时,需要用到光刻胶。
目前的光刻胶都是依靠少量氢键与光刻胶下方的膜层连接,导致光刻胶的附着力并不是特别强。因此,容易在显影刻蚀的过程中,容易出现光刻胶剥落的现象。
为了解决这一问题,现有技术中的一种方法是,向光刻胶中添加六甲基二硅胺。这种方法仅适用于光刻胶层下方是绝缘材料层的情况,对于金属膜层,添加了六甲基二硅胺的光刻胶附着力仍然较小,刻蚀时仍然会出现光刻胶剥落的现象。
因此,如何防止构图工艺中金属膜层上的光刻胶剥落成为本领域亟待解决的技术问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种光刻胶组合物、该光刻胶组合物的制备方法和一种利用该光刻胶组合物进行的构图方法。在利用所述构图方法对金属膜层进行构图时,光刻胶层不容易从金属膜层上剥落。
为了实现上述目的,作为本发明的一个方面,提供一种光刻胶组合物,其中,所述光刻胶组合物包括:
对第一波长的光感光的第一感光树脂;
对第二波长的光感光的第二感光树脂,所述第二波长不同于所述第一波长,且所述第二感光树脂包括二苯胺重氮感光树脂,且所述第二感光树脂在所述光刻胶组合物中所占的质量比例小于所述第一感光树脂在所述光刻胶组合物中所占的质量比例;和
成膜树脂。
优选地,所述成膜树脂具有羟基。
优选地,所述第一波长小于所述第二波长。
优选地,所述第一波长为365nm。
优选地,所述第一感光树脂包括萘醌系重氮型感光树脂,所述第一感光树脂的数均分子量为400~2000。
优选地,所述萘醌系重氮型感光树脂的结构通式为:
Figure BDA0000990861400000021
其中,R1为2,1-重氮萘醌-5-磺酰酯基,R2为2,1-重氮萘醌-4-磺酰酯基;
n是选自0~3的整数,m是选自0~3的整数,并且n+m≤3;
x是选自0~3的整数,y是选自0~3的整数,并且x+y≤3。
优选地,所述萘醌系重氮型感光树脂选自具有以下分子式的树脂的任意一种或几种:
Figure BDA0000990861400000022
Figure BDA0000990861400000031
Figure BDA0000990861400000041
优选地,所述第二波长为420nm。
优选地,所述第二感光树脂包括二苯胺重氮感光树脂,所述第二感光树脂的数均分子量为500~2000。
优选地,所述第二感光树脂具有以下分子式:
Figure BDA0000990861400000042
其中,R为有机磺酸阴离子;
X包括甲氧基或甲基;
Y为硝基;
Z包括甲基或乙基;
M为2以上的整数。
优选地,有机磺酸阴离子选自六氟磷酸根阴离子、十二烷基苯磺酸根阴离子、十二烷基磺酸根阴离子、对甲苯磺酸根阴离子、均三甲苯磺酸根阴离子、萘磺酸根阴离子中的任意一种。
优选地,所述第二感光树脂包括N-甲基2,6-二硝基二苯胺4-重氮盐。
优选地,所述第二感光树脂包括含有有机磺酸根阴离子的二苯胺重氮硫酸盐与4,4-双甲氧基甲基苯二基醚的缩聚物。
优选地,所述光刻胶组合物还包括着色背景染料和有机溶剂。
优选地,所述光刻胶组合物包括以下重量分数的以下组份:
Figure BDA0000990861400000051
作为本发明的另一个方面,提供一种构图方法,其中,所述构图方法包括以下步骤:
在待构图膜层上涂覆本发明所提供的上述光刻胶组合物,以形成光刻胶层;
设置与所述光刻胶层相对的掩膜板,所述掩膜板具有预定图形;
利用具有所述第一波长的光透过所述掩膜板照射所述光刻胶层;
利用显影液对照射后的光刻胶层进行显影;
利用具有第二波长的光照射显影后的光刻胶胶层。
优选地,所述待构图膜层为金属膜层,所述构图方法还包括:
利用刻蚀液对暴露出来的金属膜层进行刻蚀。
优选地,所述待构图膜层包括铜膜层,刻蚀液包括双氧系水溶液。
优选地,所述构图方法包括在利用显影液对照射后的光刻胶层进行显影的步骤与利用具有第二波长的光照射显影后的光刻胶胶层的步骤之间进行的:
对显影后的光刻胶层进行前烘,温度为100℃~120℃,持续时间为10s~20s。
作为本发明的又一个方面,提供本发明所提供的上述光刻胶组合物的制备方法,其中,所述制备方法包括:
将着色背景染料添加至有机溶剂中进行溶解;
依次加入第一感光树脂、第二感光树脂和成膜树脂,以获得所述光刻胶组合物,其中,所述第一感光树脂对第一波长的光感光,所述第二感光树脂对第二波长的光感光,所述第一波长不同于所述第二波长,且所述第二感光树脂包括二苯胺重氮感光树脂,且所述第二感光树脂在所述光刻胶组合物中所占的质量比例小于所述第一感光树脂在所述光刻胶组合物中所占的质量比例。
在利用本发明所提供的光刻胶组合物进行构图工艺时,首先利用第一波长的光线对所述光刻胶组合物制成的光刻胶层,然后进行显影。随后利用第二波长的光线对显影后的光刻胶组合物进行曝光,由于第二感光树脂上具有重氮基和二苯胺基,在进行感光反应时,重氮基可以吸收电子,使得第二感光树脂发生异裂反应,产生二苯胺自由基,该二苯胺自由基表面的自由基电子将吸引金属膜层上的金属原子,形成缔合吸附或者解离吸附等化学吸附。经过第二光线照射形成的图形与金属膜层之间具有较强的结合力,因此,在对金属膜层进行刻蚀的过程中,光刻胶不会与金属膜层剥离,从而可以提高刻蚀精度。
附图说明
附图是用来提供对本发明的进一步理解,并且构成说明书的一部分,与下面的具体实施方式一起用于解释本发明,但并不构成对本发明的限制。在附图中:
图1是利用具有第一波长的光照射光刻胶层的示意图;
图2是利用具有第二波长的光照射经过一次显影后的光刻胶图形的示意图;
图3a至图3c是本发明实施例1中所提供的光刻胶组合物经过实验例1之后的情况的扫描电镜图片,其中,图3a中放大倍数为3K,图3b中放大倍数为30K,图3c中放大倍数为80K;
图4a至图4c本发明实施例3中所提供的光刻胶组合物经过实验例1之后的情况的扫描电镜图片,其中,图4a中放大倍数为3K,图4b中放大倍数为30K,图4c中放大倍数为80K;
图5a至图5c本发明对比例中所提供的光刻胶组合物经过实验例2之后的情况的扫描电镜图片,其中,图5a中放大倍数为3K,图5b中放大倍数为30K,图5c中放大倍数为80K。
附图标记说明
100:玻璃基板 200:金属膜层
300:光刻胶层 400:掩膜板
具体实施方式
以下结合附图对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是,此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明,并不用于限制本发明。
作为本发明的一个方面,提供一种光刻胶组合物,其中,该光刻胶组合物包括:
对第一波长的光感光的第一感光树脂;
对第二波长的光感光的第二感光树脂,所述第二波长不同于所述第一波长,且所述第二感光树脂包括二苯胺重氮感光树脂,且所述第二感光树脂在所述光刻胶组合物中所占的质量比例小于所述第一感光树脂在所述光刻胶组合物中所占的质量比例;和
成膜树脂。
如图1所示,在需要对金属膜层200进行构图时,将所述光刻胶组合物涂敷在金属膜层200上,形成光刻胶层300,随后设置与光刻胶层300相对的掩膜板400,该掩膜板400上设置有预设的图形。利用具有第一波长的光线(如图1中实线箭头所示)透过掩膜板400上的图形对光刻胶层300进行照射。此时,光刻胶组合物中的第一感光树脂感光,而光刻胶组合物中的第二感光树脂未感光。
如图2中所示,将掩膜板400移除之后,可以利用显影液对曝光后的光刻胶层进行显影。由于在所述光刻胶组合物中,第一感光树脂所占的质量比例大于所述第二感光树脂所占的质量比例,因此,利用显影液可以将包括曝过光的第一感光树脂的光刻胶组合物溶解,从而得到与掩膜板上图形向对应的图形。
随后,利用具有第二波长的光线(如图2中虚线箭头所示)对图形进行照射。光刻胶组合物中第二感光树脂感光,第一感光树脂未感光。由于第二感光树脂上具有重氮基和二苯胺基,在进行感光反应时,重氮基可以吸收电子,使得第二感光树脂发生异裂反应,产生二苯胺自由基和氮气,二苯胺自由基表面的自由基电子将吸引金属膜层200上的金属原子,形成缔合吸附或者解离吸附等化学吸附。经过第二波长的光线照射形成的图形310与金属膜层200之间具有较强的结合力,因此,在对金属膜层200进行刻蚀的过程中,图形310不会与金属膜层200剥离,从而可以提高刻蚀精度。
所述光刻胶组合物中包括成膜树脂,可以提高所述光刻胶组合物的成膜性能,使得所述光刻胶组合物在涂敷后能够形成厚度均匀的膜层。
当完成对金属膜层200的刻蚀之后,对基板进行加热,即可将图形310剥离。
优选地,所述成膜树脂的分子结构中可以具有羟基。相应地,第二感光树脂上的二苯胺基与所述成膜树脂中的羟基发生反应,可以进一步提高光刻胶组合物的成膜效果,从而进一步避免图形310与金属膜层200剥离。
作为本发明的一种实施方式,金属膜层200可以直接形成在玻璃基板100上,当然,本发明并不限于此。
在本发明中,对第一波长的光线和第二波长的光线并没有特殊的限制。例如,当第一感光树脂为正性光刻胶、第二感光树脂为二苯胺重氮感光树脂形成的负性光刻胶时,第一波长小于第二波长。
在本发明中,对第一波长的光线并没有特殊的限制,作为一种优选实施方式,具有第一波长的光线为i-line,即,所述第一波长为365nm。相应地,第一感光树脂为能够对i-line感光的树脂。
作为本发明的一种优选实施方式,所述第一感光树脂包括萘醌系重氮型感光树脂,所述第一感光树脂的数均分子量为400~2000。萘醌系重氮型感光树脂的聚合物分子中含有邻位重氮萘醌结构,吸收光能后溶解性能从油溶性转变成碱水溶性。
作为本发明的一种优选实施方式,所述萘醌系重氮型感光树脂为多羟基二苯甲酮与2,1-重氮萘醌-5-磺酰氯酯化和/或2,1-重氮萘醌-4-磺酰氯酯化得到感光化合物。具体地,所述萘醌系重氮型感光树脂的结构通式为:
Figure BDA0000990861400000091
其中,R1为2,1-重氮萘醌-5-磺酰酯基,R2为2,1-重氮萘醌-4-磺酰酯基;
n是选自0~3的整数,m是选自0~3的整数,并且n+m≤3;
x是选自0~3的整数,y是选自0~3的整数,并且x+y≤3。
2,1-重氮萘醌-5-磺酰酯基具有以下分子式:
Figure BDA0000990861400000092
2,1-重氮萘醌-4-磺酰酯基具有以下分子式:
Figure BDA0000990861400000093
进一步优选地,所述萘醌系重氮型感光树脂选自PAC-1、PAC-2、PAC-3、PAC-4、PAC-5、PAC-6、PAC-7、PAC-8、PAC-9、PAC-10中的任意一种或任意几种。
其中,PAC-1具有以下分子式:
Figure BDA0000990861400000101
PAC-2具有以下分子式:
Figure BDA0000990861400000102
PAC-3具有以下分子式:
Figure BDA0000990861400000103
PAC-4具有以下分子式:
Figure BDA0000990861400000111
PAC-5具有以下分子式:
Figure BDA0000990861400000112
PAC-6具有以下分子式:
Figure BDA0000990861400000113
PAC-7具有以下分子式:
Figure BDA0000990861400000121
PAC-8具有以下分子式:
Figure BDA0000990861400000122
PAC-9具有以下分子式:
Figure BDA0000990861400000123
PAC-10具有以下分子式:
在本发明中,对具有第二波长的光线并没有特殊的限制,只要第二波长比第一波长大、且能够使得第二感光树脂感光即可,作为本发明的一种优选实施方式,所述第二波长为420nm,即,具有第二波长的光可以为g-line。
相应地,所述第二感光树脂为对g-line感光的树脂。作为本发明的一种优选实施方式,所述第二感光树脂包括二苯胺重氮感光树脂,所述第二感光树脂的数均分子量为500~2000。
在本发明中,对二苯胺重氮感光树脂的具体结构并没有特殊的限制,例如,二苯胺重氮感光树脂可以是含有有机磺酸阴离子的二苯胺重氮硫酸盐与多聚甲醛或者4,4’-双甲氧基二苯基醚的缩聚物。
当二苯胺重氮感光树脂为二苯胺重氮硫酸盐与多聚甲醛的缩聚物时,该二苯胺重氮感光树脂可以具有以下分子式:
Figure BDA0000990861400000132
其中,R为有机磺酸阴离子;
X包括甲氧基或甲基;
Y为硝基;
Z包括甲基或乙基;
M为2以上的整数。
以下是形式为二苯胺重氮硫酸盐与多聚甲醛的缩聚物的第二感光树脂在第二波长的光线照射下发生均裂反应的化学式:
Figure BDA0000990861400000141
通过以上均裂反应的化学式可以看出,经过第二波长的光线hv的照射下,重氮基吸电子,生成氮气,并产生了二苯胺自由基。
与此同时,在第二波长的光线hv的照射下,第二感光树脂还会发生异裂反应,随后与成膜树脂发生反应,具体反应如下式所示:
Figure BDA0000990861400000142
通过上述异裂反应的化学式可知,经过第二波长的光线hv的照射下,重氮基吸电子,生成氮气,并产生了二苯胺阳离子,该二苯胺阳离子可以与成膜树脂上的羟基发生反应,从而提高光刻胶组合物的成膜性能。
虽然本发明所提供的光刻胶组合物适用于对金属膜层进行构图工艺,但是,并不排除可以将所述光刻胶组合物应用于其他膜层的刻蚀。
例如,可以利用所述光刻胶组合物对二氧化硅膜层进行刻蚀。
当第二感光树脂发生异裂反应时,二苯胺阳离子还可以与二氧化硅表面的水分子中的氢键形成交联,并附着在二氧化硅膜层的表面,具体化学反应式如下:
Figure BDA0000990861400000151
在本发明中,对有机磺酸阴离子的具体类型没有特殊的限制,例如,所述有机磺酸阴离子可以选自六氟磷酸根阴离子、十二烷基苯磺酸根阴离子、十二烷基磺酸根阴离子、对甲苯磺酸根阴离子、均三甲苯磺酸根阴离子、萘磺酸根阴离子中的任意一种。
为了降低所述光刻胶组合物的成本,优选地,所述第二感光树脂可以是具有如下分子式的二苯胺4-重氮树脂(即,DDS):
Figure BDA0000990861400000152
作为本发明的另一种优选实施方式,为了使得所述光刻胶组合物具有较好的存储性能,优选地,所述第二感光树脂包括N-甲基2,6-二硝基二苯胺4-重氮盐(MDNDDS)。N-甲基2,6-二硝基二苯胺4-重氮盐具有如下分子式:
Figure BDA0000990861400000161
为了提高所述光刻胶组合物的光吸收性能,优选地,所述光刻胶组合物还包括着色背景染料和有机溶剂。
作为本发明的一种优选实施方式,所述光刻胶组合物包括以下重量分数的以下组份:
Figure BDA0000990861400000162
如上文中所述,所述成膜树脂中需要具有羟基,优选地,所述成膜树脂包括酚醛树脂、环氧树脂、聚乙烯醇缩醛树脂和聚氨酯树脂中的一种或几种。
作为本发明的一个方面,提供本发明所提供的上述光刻胶组合物的制备方法,具体地,所述制备方法包括以下步骤:
将着色背景染料添加至有机溶剂中进行溶解;
依次加入第一感光树脂、第二感光树脂和成膜树脂,以获得所述光刻胶组合物。
容易理解的是,所述光刻胶组合物为上述各个组分均匀溶解后获得的组合物。
所述着色背景染料用于提高光线的吸收率,优选地,所述着色背景染料包括碱性艳蓝、结晶紫、维多利亚纯蓝、靛蓝、甲基紫、孔雀石绿和油溶蓝中的一种或几种。
有机溶剂用于调节光刻胶组合物的粘稠度和流动性,优选地,所述有机溶剂包括乙二醇单甲醚、乙二醇单乙醚、丙二醇单乙醚、甲乙酮、醋酸丁酯、二氧六环、N-甲基吡咯烷酮、甲醇和四氢呋喃中的一种或几种。
作为本发明的另一个方面,提供一种构图方法,所述构图方法包括以下步骤:
在待构图膜层上涂覆本发明所提供的上述光刻胶组合物,以形成光刻胶层;
设置与所述光刻胶层相对的掩膜板,所述掩膜板具有预定图形;
利用具有所述第一波长的光透过所述掩膜板照射所述光刻胶层;
利用显影液对照射后的光刻胶层进行显影;
利用具有第二波长的光照射显影后的光刻胶胶层。
本发明尤其适用于待构图膜层为金属膜层的情况。具体地,当所述待构图膜层为金属膜层时,如图1所示,在需要对金属膜层200进行构图时,将所述光刻胶组合物涂敷在金属膜层200上,形成光刻胶层300,随后设置与光刻胶层300相对的掩膜板400,该掩膜板400上设置有预设的图形。利用具有第一波长的光线(如图1中实线箭头所示)透过掩膜板400上的图形对光刻胶层300进行照射。此时,光刻胶组合物中的第一感光树脂感光,而光刻胶组合物中的第二感光树脂未感光。
如图2中所示,将掩膜板400移除之后,可以利用显影液对曝光后的光刻胶层进行显影。由于在所述光刻胶组合物中,第一感光树脂所占的质量比例大于所述第二感光树脂所占的质量比例,因此,利用显影液可以将包括曝过光的第一感光树脂的光刻胶组合物溶解,从而得到与掩膜板上图形向对应的图形。
随后,利用具有第二波长的光线(如图2中虚线箭头所示)对整个基板进行照射。虽然光刻胶组合物中的第一感光树脂和第二感光树脂均感光,但是由于第二感光树脂具有重氮基和二苯胺基,在具有第二波长的光线的照射下,会发生感光反应,产生二苯胺自由基,该二苯胺自由基表面的自由基电子将吸引金属膜层200上的金属原子,形成缔合吸附或者解离吸附等化学吸附。经过第二光线照射后,之前形成的图形310与金属膜层200之间具有较强的结合力,因此,在对金属膜层200进行刻蚀的过程中,图形310不会与金属膜层200剥离,从而可以提高刻蚀效果。
当然,本发明所提供的构图方法也适用于对由金属材料之外的材料制成的膜层进行构图。
例如,当待构图的膜层为二氧化硅膜层时,利用具有第二波长的光线对剩余的光刻胶组合物进行曝光时,在曝光时,由于重氮基吸电子作用导致重氮苯基主要发生异裂,生产大量的二苯胺阳离子,除了与成膜树脂上的-OH亲和试剂反应外,还会在SiO2膜层表面与H2O分子形成的氢键交联,结果是曝光部分的光刻胶与SiO2表面通过氢键粘合在一起,不会在显影过程中发生脱离,而未曝光部分的光刻胶没有这种粘合作用,显影后去除,这大大加强了曝光部分和未曝光部分的溶解度差异,同时提高了感度和分辨率。
如上文中所述,所述待构图膜层可以为金属膜层,在这种情况中,可以利用湿刻法对所述待构图膜层进行刻蚀,因此,优选地,所述构图方法还包括:
利用刻蚀液对暴露出来的金属膜层进行刻蚀。
进一步优选地,所述待构图膜层包括铜膜层,刻蚀液包括双氧系水溶液。具体地,所述刻蚀液可以为Dongjin Xe-144Cu,这种刻蚀液中,双氧水占刻蚀液总质量的20%,水占刻蚀液总质量的80%。
在本发明中,对显影液的具体成分也没有特殊的要求,作为本发明的一种优选实施方式,所述显影液包括以下组份:
Figure BDA0000990861400000181
优选地,所述构图方法包括在利用显影液对照射后的光刻胶层进行显影的步骤与利用与具有第二波长的光照射显影后的光刻胶胶层的步骤之间进行的:
对显影后的光刻胶层进行前烘,温度为100℃~120℃,持续时间为10s~20s。
进行前烘的优点在于在于,可以去除溶剂。
例如,前烘的温度可以为110℃,前烘持续的时间可以为15s。
制备例
利用甲醛缩N-乙基2-硝基二苯胺4-重氮(ENDDS)树脂的合成的制备所述第二感光树脂,具体包括以下步骤:
S1、300g(1.49mol)2,4-二硝基氯苯加入到1485mL无水乙醇中,加热溶解,再加入173g(1.63mol)无水Na2CO3。加热回流,滴入N-乙基苯胺196.9g(1.63mol),滴完反应6h,冷却过夜,得到大量深红色棱柱型单晶体A,产量299g,产率70%;
S2、180g(0.63mol)A溶于1000mL 95%乙醇,加入66.5g(0.63mol)无水Na2CO3,加热回流,缓慢滴加301g(1.25mol)Na2S·9H2O溶于500mL水的溶液,约2h滴完,然后回流4h,冷却。将反应混合液倒入2000mL水中,静置一段时间,分层,倒上层出水,再加入少量水洗涤,得到棕色油状物苯胺B,苯胺在空气中易被氧化不稳定,要转变为其硫酸盐。油状物B中加入1000mL10%H2SO4加热到65℃溶解油状物,趁热过滤,冷却结晶,用此饱和溶液多次重结晶剩余油状物,直至无晶体析出,得到大量金色片状晶体(B硫酸盐),产量249g,产率69%;
S3、100g(0.28mol)B硫酸盐加入到360mL 5%H2SO4中,加入600g碎冰,冰水浴保持温度0-5℃,搅拌下缓慢滴加23g(0.33mol)NaNO2溶于110mL水的溶液,滴加完毕,继续搅拌2h。过滤反应混合液,滤液中加入151g ZnCl2的饱和溶液,有大量黄色固体析出,抽滤,乙醇洗涤2次,通风厨内风干,得到产物重氮盐C的1/2ZnCl2复盐,产量72.9g,产率60%;
S4、将上述重氮盐IV与多聚甲醛缩合,制成重氮树脂,聚合方法:重氮盐IV(0.039mol)在搅拌下分批加入到52mL 98%硫酸中,完全溶解后,在0-5℃下,分批加入研细的多聚甲醛(1.4g,0.047mol),加完保持此温度5h。将反应混合液缓慢倒入230mL冰冻过的乙醇中,并搅拌,用足量的水溶解后,再用足量ZnCl2的饱和溶液,有大量固体析出,抽滤,乙醇洗涤2次,通风厨内风干,得到相应的水溶性甲醛缩ENDDS重氮树脂V。
S5、上述水溶性甲醛缩ENDDS重氮树脂(0.04mol)溶于200mL水中,滤除杂质。在搅拌下,滤液中滴加(9.99g,0.045mol)均三甲苯磺酸钠的饱和水溶液,开始发生阴离子交换,此时的pH为2.5,加入10%的NaCO3溶液调节pH至7,抽滤得到的沉淀,用水洗3次,27℃真空干燥过夜,得到甲醛缩N-乙基-2-硝基二苯胺4-重氮均三甲苯磺酸树脂VI(产率77%),即,第二感光树脂。
实施例
在实施例1至实施例3中,用到第二感光树脂均是上述制备例中获得的。
实施例1
称取0.4g维多利亚纯蓝、300g乙二醇单乙醚、1g第二感光树脂、5g第一感光树脂、10g聚乙烯醇缩甲醛马来酸酯,按照如下方法制备光刻胶组合物:
S10、将维多利亚纯蓝溶解于乙二醇单乙醚中;
S20、依次加入第二感光树脂、第一感光树脂、聚乙烯醇缩甲醛马来酸酯,搅拌至彻底溶解;
S30、用滤纸滤除杂质,得到光刻胶组合物。
其中,第一感光树脂为PAC-1。
实施例2
称取0.5g维多利亚纯蓝、310g丙二醇单乙醚、1g第二感光树脂、6g第一感光树脂、10g聚乙烯醇缩甲醛邻苯二甲酸酯,按照如下方法制备光刻胶组合物:
S10、将维多利亚纯蓝溶解于丙二醇单乙醚中;
S20、依次加入第二感光树脂、第一感光树脂、聚乙烯醇缩甲醛邻苯二甲酸酯,搅拌至彻底溶解;
S30、用滤纸滤除杂质,得到光刻胶组合物。
其中,第一感光树脂为PAC-2。
实施例3
称取0.4g碱性艳蓝、300g乙二醇甲醚、0.1g第二感光树脂、5g第一感光树脂、10g线型酚醛树脂,按照如下方法制备光刻胶组合物:
S10、将碱性艳蓝溶解于乙二醇甲醚中;
S20、依次加入第二感光树脂、第一感光树脂、线型酚醛树脂,搅拌至彻底溶解;
S30、用滤纸滤除杂质,得到光刻胶组合物。
其中,第一感光树脂为PAC-3。
对比例
称取0.4g维多利亚纯蓝、300g乙二醇单乙醚、5g第一感光树脂、10g线型酚醛树脂,按照如下方法制备光刻胶组合物:
S10、将维多利亚纯蓝溶解于乙二醇单乙醚中;
S20、依次加入重氮萘醌树脂、聚乙烯醇缩甲醛马来酸酯,搅拌至彻底溶解;
S30、用滤纸滤除杂质,得到光刻胶组合物。
其中,第一感光树脂为PAC-1。
实验例1
针对实施例1至实施例3中的光刻胶组合物:
S100、在玻璃基板上沉积金属MoNb/Cu/MoNb,获得待构图膜层;
S200、在待构图膜层上涂敷光刻胶组合物,形成光刻胶层;
S300、将用于形成栅线图形的掩膜板与光刻胶层相对设置;
S400、利用波长365nm的i-line光线通过所述掩膜板照射光刻胶层,能量为40mJ/cm2
S500、利用显影液对经过步骤S400中曝光的光刻胶层进行显影;
S600、对显影后形成的光刻胶图形进行后烘,温度为130℃,时间为170s;
S700、利用波长420nm的g-line光线对经过步骤S600中前烘后的图形进行照射,能量为180mJ/cm2
S800、利用Dongjn Xe-144Cu刻蚀液对步骤S700中获得的结构进行刻蚀。
实验例2
针对对比例中的光刻胶组合物:
S100、利用磁控溅射的方法在玻璃基板上沉积金属MoNb/Cu/MoNb,获得待构图膜层;
S200、在待构图膜层上涂敷光刻胶组合物,形成光刻胶层;
S300、将用于形成栅线图形的掩膜板与光刻胶层相对设置;
S400、利用波长365nm的i-line光线通过所述掩膜板照射光刻胶层,能量为40mJ/cm2
S500、利用显影液对经过步骤S400中曝光的光刻胶层进行显影;
S600、利用Dongjn Xe-144Cu刻蚀液对步骤S700中获得的结构进行刻蚀。
在上述两个实验例中,用到的显影液具有以下组份:
Figure BDA0000990861400000221
利用扫描电镜观察四种不同的光刻胶组合物的剥离情况。通过图3a至图3c、图4a至图4c可知,实施例1和实施3制得的光刻胶组合物在刻蚀完成后,仍然吸附在金属材料上,未发生剥离。通过图5a至图5c可知,对比例4制得的光刻胶组合物在刻蚀完成后已经发生了剥离。具体结果如表1所示。
表1
分辨率 刻蚀后PR有无脱落
实施例1 3μm 没有
实施例2 3μm 没有
实施例3 3μm 较少
对比例 3μm 大量
可以理解的是,以上实施方式仅仅是为了说明本发明的原理而采用的示例性实施方式,然而本发明并不局限于此。对于本领域内的普通技术人员而言,在不脱离本发明的精神和实质的情况下,可以做出各种变型和改进,这些变型和改进也视为本发明的保护范围。

Claims (16)

1.一种光刻胶组合物,其特征在于,所述光刻胶组合物包括:
对第一波长的光感光的第一感光树脂,所述第一感光树脂包括萘醌系重氮型感光树脂,所述第一感光树脂的数均分子量为400~2000;
对第二波长的光感光的第二感光树脂,所述第二波长不同于所述第一波长,且所述第二感光树脂包括二苯胺重氮感光树脂,且所述第二感光树脂在所述光刻胶组合物中所占的质量比例小于所述第一感光树脂在所述光刻胶组合物中所占的质量比例;和
成膜树脂;
所述光刻胶组合物包括以下重量分数的以下组份:
Figure FDA0002291494920000011
2.根据权利要求1所述的光刻胶组合物,其特征在于,所述成膜树脂具有羟基。
3.根据权利要求1所述的光刻胶组合物,其特征在于,所述第一波长小于所述第二波长。
4.根据权利要求3所述的光刻胶组合物,其特征在于,所述第一波长为365nm。
5.根据权利要求1所述的光刻胶组合物,其特征在于,所述萘醌系重氮型感光树脂的结构通式为:
Figure FDA0002291494920000021
其中,R1为2,1-重氮萘醌-5-磺酰酯基,R2为2,1-重氮萘醌-4-磺酰酯基;
n是选自0~3的整数,m是选自0~3的整数,并且n+m≤3;
x是选自0~3的整数,y是选自0~3的整数,并且x+y≤3。
6.根据权利要求5所述的光刻胶组合物,其特征在于,所述萘醌系重氮型感光树脂选自具有以下分子式的树脂的任意一种或几种:
Figure FDA0002291494920000022
Figure FDA0002291494920000031
7.根据权利要求1至6中任意一项所述的光刻胶组合物,其特征在于,所述第二波长为420nm。
8.根据权利要求7所述的光刻胶组合物,其特征在于,所述第二感光树脂的数均分子量为500~2000。
9.根据权利要求8所述的光刻胶组合物,其特征在于,所述第二感光树脂具有以下分子式:
Figure FDA0002291494920000041
其中,R为有机磺酸阴离子;
X包括甲氧基或甲基;
Y为硝基;
Z包括甲基或乙基;
M为2以上的整数。
10.根据权利要求9所述的光刻胶组合物,其特征在于,有机磺酸阴离子选自六氟磷酸根阴离子、十二烷基苯磺酸根阴离子、十二烷基磺酸根阴离子、对甲苯磺酸根阴离子、均三甲苯磺酸根阴离子、萘磺酸根阴离子中的任意一种。
11.根据权利要求9所述的光刻胶组合物,其特征在于,所述第二感光树脂包括N-甲基2,6-二硝基二苯胺4-重氮盐。
12.根据权利里要求8所述的光刻胶组合物,其特征在于,所述第二感光树脂包括含有有机磺酸根阴离子的二苯胺重氮硫酸盐与4,4-双甲氧基甲基苯二基醚的缩聚物。
13.一种构图方法,其特征在于,所述构图方法包括以下步骤:
在待构图膜层上涂覆权利要求1至12中任意一项所述的光刻胶组合物,以形成光刻胶层;
设置与所述光刻胶层相对的掩膜板,所述掩膜板具有预定图形;
利用具有所述第一波长的光透过所述掩膜板照射所述光刻胶层;
利用显影液对照射后的光刻胶层进行显影;
利用具有第二波长的光照射显影后的光刻胶胶层。
14.根据权利要求13所述的构图方法,其特征在于,所述待构图膜层为金属膜层,所述构图方法还包括:
利用刻蚀液对暴露出来的金属膜层进行刻蚀。
15.根据权利要求13或14所述的构图方法,其特征在于,所述构图方法包括在利用显影液对照射后的光刻胶层进行显影的步骤与利用具有第二波长的光照射显影后的光刻胶胶层的步骤之间进行的:
对显影后的光刻胶层进行前烘,温度为100℃~120℃,持续时间为10s~20s。
16.一种光刻胶组合物的制备方法,其特征在于,所述制备方法包括:
将着色背景染料添加至有机溶剂中进行溶解;
依次加入第一感光树脂、第二感光树脂和成膜树脂,以获得所述光刻胶组合物,其中,所述第一感光树脂对第一波长的光感光,所述第一感光树脂包括萘醌系重氮型感光树脂,所述第一感光树脂的数均分子量为400~2000,所述第二感光树脂对第二波长的光感光,所述第一波长不同于所述第二波长,且所述第二感光树脂包括二苯胺重氮感光树脂,且所述第二感光树脂在所述光刻胶组合物中所占的质量比例小于所述第一感光树脂在所述光刻胶组合物中所占的质量比例;
所述光刻胶组合物包括以下重量分数的以下组份:
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