本技术公开了一种光刻胶组合物及光刻图案化应用。本发明提供了一种高弹性模量、高成型能力的多组分弹性体光刻胶组合物及其形成光刻图案的方法。该光刻胶由多烯功能化前驱体、硫醇交联剂和双呋喃交联剂组成,通过紫外光和高温引发化学反应构建交联网络,实现曝光区与非曝光区之间的溶解度差异,从而在显影中得到低缺陷、高对比度、高强度的微纳图案。本发明在高精度光刻技术领域具有巨大的潜力。
背景技术
光刻是通过紫外光照射光敏或电子敏感材料,或将它们暴露于电子/离子束下来形成微米/纳米尺寸的所需形状的图案化过程。聚合物光刻胶作为微纳加工技术的关键材料,在集成电路芯片制造、微细图形线路加工等领域发挥着重要作用。近年来,随着集成电路不断向更小尺寸发展,对光刻胶的性能要求也越来越高。
传统的化学放大光刻胶主要含光酸产生剂(PAG)。曝光过程中,光子被PAG吸收后释放酸,酸在后烘工序期间作为催化剂,移除树脂的保护基团,从而使得树脂变得易于溶解。这个过程形成了链式反应,一个光酸催化多个反应位点,实现“放大”作用,提高了反应效率。然而,PAG在聚合物内的扩散会严重影响光刻胶的分辨率和线宽粗糙度,PAG聚集和分离导致的光刻胶膜的不均匀从而产生图像模糊等问题。为了解决这些上述问题,高灵敏度、高选择性的硫醇-烯点击交联被广泛应用于光刻胶领域。硫醇-烯点击化学在材料化学中是一种强大而广泛使用的工具。作为一种通过阶梯生长自由基过程形成结构均相网络的替代树脂,这类光刻胶主要由预聚物和交联剂组成,通过巯基和双键的光交联来实现曝光区和非曝光区的差异。在紫外光或极紫外光照射下,分解生成自由基,自由基从硫代化合物中夺取一个氢原子,生成硫醇自由基,硫醇自由基进攻烯丙基单元生成碳自由基,碳自由基又从硫代化合物中夺取氢原子,生成硫醇自由基,此过程持续进行,直至发生两个自由基的偶联反应。但硫醚键柔性高,显影后的图案刚性不足,为提高材料的机械强度而引入刚性结构来实现。目前主要的硫醇-烯光刻胶研究集中有机-无极杂化体系。然而以纯聚合物为基体的硫醇-烯点击光刻胶理论上可以赋予光刻胶的多功能性,例如引入聚合物的弹性体光刻,在微纳传感和柔性拉伸具有很高的潜在应用前景。
总之,现有技术存在以下亟待解决的问题:一是传统化学放大光刻胶的分辨率和线宽粗糙度问题;二是硫醇-烯光刻胶中硫醚键柔性过高导致的图案刚性不足问题;三是反应机制局限性导致的加工效率和适用范围受限问题;四是光刻胶组合物合成过程中添加剂复杂且可能对环境造成负面影响的问题。这些问题的存在不仅制约了光刻胶技术的发展,也限制了其在更广泛领域的应用。
实现思路