【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于半导体，特别是涉及一种光刻胶及其制备方法和应用。
技术介绍
1、在半导体制造过程中，光刻工艺是集成电路的精确制造的关键所在，光刻工艺通常包括：涂覆光刻胶，前烘，曝光，显影，后烘，刻蚀。其中，曝光过程是指将掩膜板上的图形通过光线投影到涂覆有光刻胶的基片上，引起曝光区域发生化学反应，再通过显影去除曝光区或未曝光区的光刻胶，使掩膜板的图形有效转移到光刻胶上，最后利用刻蚀技术将掩膜板图形转移到基片上。基于光刻工艺，光刻胶的性能对于集成电路的精确制造至关重要。现有技术中，光刻胶在曝光后需经历显影才能够验证曝光效果，这限制了对曝光效果的实时监控，若曝光效果漂移或显影参数不匹配，可能对器件性能产生不利影响。
2、现有技术中，为了提高光刻胶图案转移的精确性，有文献设计制备的光刻胶中含有能够变色的感光剂，使得制备的光刻胶在曝光过程中发生颜色变化以实时监控曝光效果。然而，一般能够直接变色的感光剂其稳定性差，在高温环境中易于分解，因此直接变色的感光剂在烘烤（包括前烘和后烘）过程中质量损失多，即光刻胶在烘烤过程中质量损失过多，而光刻胶损失过多的质量将会影响图案转移精确性，甚至导致图案失真。
技术实现思路
1、本专利技术的目的是提供一种光刻胶及其制备方法和应用。所要解决的技术问题是如何提供一种光刻胶，使其在光刻工艺中曝光过程中能够变色而被实时监控曝光效果，且在高温条件下稳定性好，避免在烘烤过程中损失过多质量。
2、本专利技术的目的及解决其技术问题是采用以下技术方案来实现
3、本专利技术的目的及解决其技术问题还可采用以下技术措施进一步实现。
4、优选的，前述的光刻胶，其中，所述感光剂为包含重氮萘醌结构的有机物。
5、优选的，前述的光刻胶，其中，所述指示剂包含如式1所示结构：
6、
7、所述r2为亚硝基基团；
8、所述r1、r3、r4、r5选自氢基、烷基、芳香基团、烷氧基、芳香氧基、卤素基团中的任意一种；所述烷基为直链或支链烷基。
9、优选的，前述的光刻胶，其中，所述指示剂包含的亚硝基吡咯结构上引入三氟甲基和叔丁基。
10、优选的，前述的光刻胶，其中，所述指示剂为2-亚硝基-1-甲基吡咯，其结构如式2所示：
11、
12、优选的，前述的光刻胶，其中，所述指示剂结构如式3所示：
13、
14、优选的，前述的光刻胶，其中，按质量百分比计，其包括：10~20%感光剂；20~40%树脂材料；0.01~5%指示剂；35~55%有机溶剂分散剂；所述树脂材料为酚醛树脂、聚酰亚胺树脂、聚酯树脂、环氧树脂、聚乙烯醇中的任意一种或多种混合。
15、优选的，前述的光刻胶，其中，所述有机溶剂分散剂为乳酸乙酯、2-庚酮、丙二醇单甲醚中的任意一种或多种混合。
16、优选的，前述的光刻胶，其中，其还包括添加剂，所述添加剂为溶解促进剂、表面活性剂、粘附促进剂、紫外线吸收剂、光稳定剂、增塑剂中的任意一种或多种混合；所述光刻胶中添加剂质量百分含量≤2%。
17、优选的，前述的光刻胶，其中，以质量百分含量计，所述指示剂中重金属含量＜0.01%；多亚硝基有机物含量＜2%。
18、本专利技术的目的及解决其技术问题还采用以下的技术方案来实现。依据本专利技术提出的一种光刻胶的制备方法，其包括以下步骤：
19、1）将感光剂、树脂材料加入到有机分散剂中，依次经搅拌，超声处理，形成均匀的混合液a；
20、2）将指示剂加入到混合液a中，依次进行搅拌，超声，除杂处理，形成均匀的光刻胶；
21、所述光刻胶中，按质量百分比计，其包括：10~20%感光剂；20~40%树脂材料；0.01~5%指示剂；35~55%有机溶剂分散剂；所述感光剂能够在光作用下发生分解产生具有烯酮结构的中间产物或最终产物；所述指示剂为包含亚硝基吡咯结构的有机物。
22、本专利技术的目的及解决其技术问题还采用以下的技术方案来实现。依据本专利技术前述技术方案提出的光刻胶的图案转移方法，其包括以下步骤：
23、1）将光刻胶涂覆在基片上形成光刻胶薄膜；所述光刻胶薄膜厚度为300~1000nm；
24、2）将形成光刻胶薄膜的基片在85~95℃下烘烤80~100s；
25、3）用波长为350~380nm紫外光线对基片上的光刻胶进行图案化曝光；曝光剂量43.75~200mj/cm²；
26、4）光刻胶曝光后，依次进行烘烤，显影，惰性气体进行干燥，即可获得具有特定图案的光刻胶结构。
27、本专利技术的目的及解决其技术问题还采用以下的技术方案来实现。依据本专利技术前述技术方案所述的光刻胶应用于微机电系统，纳米技术，生物医学工程，光学器件或印刷电路板制造领域。
28、借由上述技术方案，本专利技术提出的光刻胶及其制备方法和应用，至少具有下列优点：
29、1、本专利技术提供的光刻胶，以在光照作用下，能够分解产生具有烯酮结构的中间产物或最终产物的有机物为感光剂，以包含亚硝基吡咯结构的有机物作为指示剂，制备的光刻胶在曝光后，感光剂发生分解，分解产生具有烯酮结构的中间产物或最终产物能够与指示剂发生显色反应，本领域技术人员可通过光刻胶颜色变化直观地指示曝光效果，从而实现实时监测光刻胶的曝光效果，且光刻胶稳定性好，在光刻工艺烘烤过程中质量损失少。
30、此外，烯酮结构的中间产物或最终产物与指示剂的显色反应在加热条件下可逆，光刻胶曝光后，在烘烤阶段显色反应逆转，可通过光刻胶颜色的变化进一步精确把控烘烤时间；且烯酮结构的中间产物或最终产物与指示剂的显色反应经逆转后，显影时，曝光区域包含烯酮结构的有机物在显影液中烯酮结构转化成羧酸结构，提高曝光区域光刻胶的溶解度，正是由于烯酮结构物质与亚硝基吡咯结构物质的这种特殊反应，本专利技术制备的光刻胶对曝光后的光刻胶的烘烤效果也可以被实时监控，显影效果好，因此有助于提高光刻胶图案转移的精确性。
31、进一步优选的，前述的方案，以包含重氮萘醌结构的有机物作为感光剂，其高温环境中稳定性好，制备的光刻胶在烘烤过程中质量损失少。
32、进一步优选的，指示剂中包含的亚硝基吡咯结构上引入三氟甲基和叔丁基，其中，三氟甲基（-cf3）能够增加亚硝基吡咯结构的稳定性和疏水性，避免指示剂包含的亚硝基吡咯结构与感光剂包含的重氮萘醌结构发生反应。叔丁基（-c(ch3)3）能够增加亚硝基吡咯结构的空间位阻和热稳定性，从而增强指示剂在碱性显影液中的稳定性，且不影响指示剂与烯酮结构的显色反应，不干扰烯酮结构在显影液中的反应，保证显影效果。
33、上述说明仅是本专利技术技术方案的概述，为了能够更清楚了解本专利技术的技术手段，并本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种光刻胶，其特征在于，其包括：感光剂，指示剂，树脂材料和有机溶剂分散剂；所述感光剂能够在光作用下发生分解产生具有烯酮结构的中间产物或最终产物；所述指示剂为包含亚硝基吡咯结构的有机物。
2.根据权利要求1所述的光刻胶，其特征在于，所述感光剂为包含重氮萘醌结构的有机物。
3.根据权利要求2所述的光刻胶，其特征在于，所述指示剂包含如式1所示结构：
4.根据权利要求1或3所述的光刻胶，其特征在于，在所述指示剂包含的亚硝基吡咯结构上引入三氟甲基和叔丁基。
5.根据权利要求3所述的光刻胶，其特征在于，所述指示剂为2-亚硝基-1-甲基吡咯，其结构如式2所示：
6.根据权利要求1所述的光刻胶，其特征在于，所述指示剂结构如式3所示：
7.根据权利要求1所述的光刻胶，其特征在于，按质量百分比计，其包括：10~20%感光剂；20~40%树脂材料；0.01~5%指示剂；35~55%有机溶剂分散剂；所述树脂材料为酚醛树脂、聚酰亚胺树脂、聚酯树脂、环氧树脂、聚乙烯醇中的任意一种或多种混合。
8.根据权利要求1或7所述的
9.根据权利要求1所述的光刻胶，其特征在于，其还包括添加剂，所述添加剂为溶解促进剂、表面活性剂、粘附促进剂、紫外线吸收剂、光稳定剂、增塑剂中的任意一种或多种混合；所述光刻胶中添加剂质量百分含量≤2%。
10.根据权利要求1所述的光刻胶，其特征在于，以质量百分含量计，所述指示剂中重金属含量＜0.01%；多亚硝基有机物含量＜2%。
11.一种光刻胶的制备方法，其特征在于，其包括以下步骤：
12.一种光刻胶图案转移方法，其特征在于，其使用权利要求1至10任一项所述的光刻胶，其包括以下步骤：
13.如权利要求1至10任一项所述的光刻胶应用于微机电系统，纳米技术，生物医学工程，光学器件或印刷电路板制造领域。
...【技术特征摘要】
1.一种光刻胶，其特征在于，其包括：感光剂，指示剂，树脂材料和有机溶剂分散剂；所述感光剂能够在光作用下发生分解产生具有烯酮结构的中间产物或最终产物；所述指示剂为包含亚硝基吡咯结构的有机物。
2.根据权利要求1所述的光刻胶，其特征在于，所述感光剂为包含重氮萘醌结构的有机物。
3.根据权利要求2所述的光刻胶，其特征在于，所述指示剂包含如式1所示结构：
4.根据权利要求1或3所述的光刻胶，其特征在于，在所述指示剂包含的亚硝基吡咯结构上引入三氟甲基和叔丁基。
5.根据权利要求3所述的光刻胶，其特征在于，所述指示剂为2-亚硝基-1-甲基吡咯，其结构如式2所示：
6.根据权利要求1所述的光刻胶，其特征在于，所述指示剂结构如式3所示：
7.根据权利要求1所述的光刻胶，其特征在于，按质量百分比计，其包括：10~20%感光剂；20~40%树脂材料；0.01~5%指示剂；35~55%有机溶剂分散剂；所述树脂材料为酚...
【专利技术属性】
技术研发人员：许琪伟，杨金慧，周东站，吕学良，张洋，李开宇，魏东萌，蒲文轩，门孝菊，
申请(专利权)人：中国建筑材料科学研究总院有限公司，
类型：发明
国别省市：
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