【嘉勤點(diǎn)評(píng)】南大光電發(fā)明的高分辨率光刻膠方案，在采用含雙酯結(jié)構(gòu)的光致酸產(chǎn)生劑的條件下，通過(guò)添加帶酯鍵的酸擴(kuò)散抑制劑，進(jìn)一步改善了光刻膠的線寬粗糙度，不僅能夠提高光刻膠的分辨率，也可以增強(qiáng)光刻膠的成膜能力。

光刻膠(又稱光致抗蝕劑)是指通過(guò)紫外光、準(zhǔn)分子激光、電子束、離子束、X射線等光源的照射或輻射，其溶解度發(fā)生變化的耐蝕刻薄膜材料。主要用于集成電路和半導(dǎo)體分立器件的微細(xì)加工，同時(shí)在平板顯示、LED、倒扣封裝、磁頭及精密傳感器等制作過(guò)程中也有著廣泛的應(yīng)用。

由于光刻膠具有光化學(xué)敏感性，可利用其進(jìn)行光化學(xué)反應(yīng)，將光刻膠涂覆半導(dǎo)體、導(dǎo)體和絕緣體上，經(jīng)曝光、顯影后留下的部分對(duì)底層起保護(hù)作用，然后采用蝕刻劑進(jìn)行蝕刻就可將所需要的微細(xì)圖形從掩模版轉(zhuǎn)移到待加工的襯底上。

在整個(gè)生產(chǎn)過(guò)程中，光刻膠中除了主體樹(shù)脂和光致產(chǎn)酸劑外，往往還要加入酸擴(kuò)散抑制劑，其主要作用是在曝光前阻止成膜樹(shù)脂的溶解，起阻溶作用，曝光后光刻膠中的光產(chǎn)酸劑所產(chǎn)生的酸則催化其脫去酸敏基團(tuán)，使得酸擴(kuò)散抑制劑變成極性化合物，進(jìn)而促進(jìn)樹(shù)脂的溶解，從而增大了非曝光區(qū)與曝光區(qū)的溶解反差，提高抗蝕劑的分辨率。

目前，市面上可供光刻膠使用的酸擴(kuò)散抑制劑僅僅只是在結(jié)構(gòu)中增加一定數(shù)量的羥基，以增強(qiáng)其與樹(shù)脂間的相容性，并未解決如何進(jìn)一步改善光刻膠的分辨率的技術(shù)方案。因此，現(xiàn)有技術(shù)還有待改善。而南大光電則在2021年1月22日申請(qǐng)了一項(xiàng)名為“一種高分辨率光刻膠”的發(fā)明專利（申請(qǐng)?zhí)枺?02110089845.2），申請(qǐng)人為寧波南大光電材料有限公司。

在該專利中，發(fā)明了一種新型的高分辨率光刻膠方案，根據(jù)該專利目前公開(kāi)的相關(guān)資料，讓我們一起來(lái)看看這項(xiàng)技術(shù)方案吧。

在該方案中，主要采用含有雙酯結(jié)構(gòu)的光致產(chǎn)酸劑、帶酯鍵的酸擴(kuò)散抑制劑以及特定結(jié)構(gòu)的成膜樹(shù)脂來(lái)生產(chǎn)、制造高分辨率光刻膠，這些材料的混合，可以使得高分辨率光刻膠表現(xiàn)出較好的光刻性能。

其制備方法主要如下：首先，在氮?dú)獗Ｗo(hù)環(huán)境下，將98g的馬來(lái)酸酐溶解于100g甲苯中后，加入220g的環(huán)己醇以及50g的對(duì)甲苯磺酸，攪拌均勻后升溫至90℃進(jìn)行酯化反應(yīng)12h，加入100g乙酸乙酯并使用50mL的去離子水洗滌兩次，然后干燥有機(jī)層，脫溶得到162g的丁二酸酯類化合物。經(jīng)檢測(cè)，該過(guò)程中的轉(zhuǎn)化率為58％。

其次，取56g的丁二酸酯類化合物溶于200g的去離子水中，加入25g的亞硫酸鈉，混合均勻后在100℃條件下反應(yīng)24h，反應(yīng)完成后采用500g的乙酸乙酯進(jìn)行萃取，然后脫溶，得到47g的雙酯基磺酸鈉化合物。經(jīng)檢測(cè)，該過(guò)程中的轉(zhuǎn)換率為61％。

接著，取38g的雙酯基磺酸鈉化合物溶于100g去離子水中，滴加150g的三苯基氯化硫鎓鹽水溶液(質(zhì)量分?jǐn)?shù)20％)，攪拌12h后，采用500g的二氯甲烷進(jìn)行萃取。然后采用50g的去離子水洗兩次，水洗后使用無(wú)水硫酸鎂干燥，脫溶得到38g的含雙酯結(jié)構(gòu)的光致酸產(chǎn)生劑。經(jīng)檢測(cè)，該過(guò)程中的轉(zhuǎn)換率為62％。

最后，將通過(guò)上述過(guò)程制備得到的高分辨率光刻膠在硅片上以2500轉(zhuǎn)/分鐘的速度旋轉(zhuǎn)成膜，然后在120℃熱板上烘烤90s，烘烤完成后在曝光機(jī)上機(jī)上以曝光強(qiáng)度45mJ/cm2的光照曝光，曝光完成后在110℃熱板上烘烤90s，最后在2.38％TMAH顯影液中顯影60s，然后烘干在電子顯微鏡檢測(cè)光刻。

該方案得到的光刻圖像如上圖所示，可以看出，該方案制備得到的光刻膠減小了制作的電路的線寬和線寬粗糙度，其中含雙酯結(jié)構(gòu)的光致酸產(chǎn)生劑能產(chǎn)生有效的可控大體積酸，同時(shí)添加與帶酯鍵的酸擴(kuò)散抑制劑后可制備出高分辨率光刻膠，極大的提升光刻膠的分辨率。同時(shí)，該材料與樹(shù)脂相容，提高了成膜后黏附性，改善了光刻膠的整體性能。

以上就是南大光電發(fā)明的高分辨率光刻膠方案，這種光刻膠在采用含雙酯結(jié)構(gòu)的光致酸產(chǎn)生劑的條件下，通過(guò)添加帶酯鍵的酸擴(kuò)散抑制劑，進(jìn)一步改善了光刻膠的線寬粗糙度，不僅提高了光刻膠的分辨率，也增強(qiáng)了光刻膠的成膜能力。