光致抗蚀剂用光产酸剂的发展趋势

王瑞(国家知识产权局专利局专利审查协作江苏中心化学发明审查部， 江苏 苏州 215000)

光致抗蚀剂用光产酸剂的发展趋势

王瑞(国家知识产权局专利局专利审查协作江苏中心化学发明审查部， 江苏 苏州 215000)

光致抗蚀剂是一类光敏高分子聚合物，受到光能照射时，分子内部发生聚合或分解反应，生成对某些溶剂可溶或不可溶的物质，微细加工中可利用这种特性来得到所需要的几何图形。本文对光致抗蚀剂用光产酸剂进行初步介绍，分析了光致抗蚀剂用光产酸剂的最新研究进展，并对今后的发展做了相关的预测与展望。

光致抗蚀剂；光产酸剂

光致抗蚀剂一般由4部分组成：树脂型聚合物、溶剂、光活性物质、添加剂。光活性物质(本文指光产酸剂，有时也称光引发剂)是控制光致抗蚀剂对某一特定波长光/电子束/离子束/X射线等感光，并发生相应的化学反应。

光致抗蚀剂的性能主要体现在分辨率、对比度、敏感度、黏滞性/黏度、黏附性、抗蚀性等方面，而光致抗蚀剂的光活性成分是光产酸剂，其在辐射下产生酸。在现有光产酸剂中，磺酸酯类光产酸剂应用广泛，是化学增幅型光刻胶的重要组成部分。光产酸剂的吸收光谱决定了光致抗蚀剂的光谱灵敏度和产生相关活性酸的数量，酸可通过其扩散性、亲核性及其酸强度来控制抗蚀剂材料的成像性能。除此之外，光产酸剂还应具备好的化学稳定性和热稳定性，且量子产率高。

1 光致抗蚀剂用光产酸剂的最新研究进展

光产酸剂是化学增幅型光致抗蚀剂中的关键组成之一，它的结构和性质对光致抗蚀剂体系形成的图像有很大影响。目前，锍鎓盐和磺酸酯类的光产酸剂占主要地位。近来，能源的短波长化不断发展，在追求细微图案的今天，产酸效率良好、且显影性优异的环境友好型光产酸剂，成为研究的重点。

光产酸剂主要分为离子型和非离子型，其中离子型光产酸剂主要包括重氮盐类化合物如重氮盐酸盐、重氮硫酸盐、重氮磺酸盐、重氮硼酸盐及重氮氟磷酸盐，其主要用于436nm、365nm光致抗蚀剂体系，也可应用于负型光致抗蚀剂体系，和鎓盐类化合物如碘鎓盐、硒鎓盐、磷鎓盐、砷鎓盐等，其主要用于深紫外区、真空紫外区及电子束抗蚀剂体系。非离子型光产酸剂主要包括有机多卤化物如多卤代苯乙酮类、三嗪衍生物、磺酰氯酯化物等。

在初期，使用在感光放射线时产生弱酸的脂肪族重氮二砜化合物与在感光放射线时产生强酸的鎓盐，由于使用抗衡阴离子时芳基磺酸盐等的锍盐通常引起自旋涂布器的过滤器被贮存过程中形成的细微粒堵塞，而这些细微粒在图形形成过程中被录制从而不能得到预定的电路。

在光刻蚀技术中，理论上根据Rayleigh衍射极限公式R=(K1・λ)/n sinθ，其中R=分辨率，λ=波长，n=折光指数，θ=入射角，曝光的波长越短，则分辨率越高。近年来，半导体器件生产所采用的光刻蚀技术，其曝光光源的波长已经逐年变短。当使用KrF受激准分子激光器所用的光源或那些具有更短波长的光源时，必须加强抗蚀剂的敏感度。由于化学增强型光刻胶利用酸的作用，当基材为碱性时由于酸的失活作用轮廓易带底部尾状，通过加入大量的碱性淬灭剂可解决该问题。

光致抗蚀剂分辨率是指抗蚀剂制剂能够在曝光和显像以后以高度成像边缘锐度从光掩模转移到基底中的最小特征，在当今的许多前沿制造应用中，小于二分之一微米的光致抗蚀剂制剂分辨率是非常必要的。在抗蚀剂涂层的显像和未显像区域之间的这种界限，可以在基底上转化成掩模图像的精确图型传递。如果光致抗蚀剂制剂尺寸已经降低于150nm，光致抗蚀图案的粗糙度变成关键性的问题，因此，具有最小边缘粗糙度的光致抗蚀剂制剂是非常合乎需要的。日本住友化学工业株式会社在CN1841200A、CN1955845A、CN101125823A中围绕提供较好的分辨率和改进的图案轮廓的图案提出了一系列适合作为光酸产生剂的盐。

2 结语

根据摩尔定律的预言，半导体工业正不断向更小、更快、更密集的微电子系统方向发展，因此发展热稳定性好、成膜性好，且纯度高、结构规整的抗蚀剂材料成为研究重点。

[1]JP1048826A.

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

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