负性光刻胶的图案化是基于在交联剂存在下曝光区域的稳定性而产生的。自由基引发剂,例如偶氮二(异丁腈)(AIBN)或过氧化二苯甲酰(DBDO),在加热或暴露于 < 300nm 的短波长光时形成反应性自由基,由于引发的链式反应,导致聚合物基质的交联。这导致在有机显影液(例如 MIBK 显影剂)中的溶解度较低,因此曝光区域在显影后仍然保留下来。

图1 自由基成体AIBN

图2 自由基成体过氧化苯甲酰

自由基形成剂例如也是芳香族有机二叠氮化物,它们同样非常适合光交联应用(图3)。暴露于短波长光会导致形成高反应性的氮烯中间体,该中间体可以以各种方式与聚合物基质发生反应。通过插入 CH 键,形成仲胺,CC 双键的加成产生环状胺,并且由于 H 提取形成自由基,这也有助于交联过程。

图 3:有机芳族二叠氮化物

用于负胶交联反应的另一组重要物质是酸化剂,其在活化后通过与添加的胺化合物(cymel)反应诱导交联。许多卤代物质原则上都适合作为酸化剂,但已确定的是对光敏感的三氯甲基取代的三嗪化合物(图4)。

图 4:用于化学化学放大胶的酸化剂

在短波长曝光下和存在痕量水的情况下形成酸,其与胺反应形成盐。然而,所得交联在室温下仅缓慢进行。因此需要在大约 95°C 下进行第二次烘烤,这会显着加速反应。随后将交联的光刻胶加热到> 150°C的温度会导致进一步的稳定化,从而提高等离子体蚀刻的稳定性。所谓的 CAR(化学放大叫)的交联会导致光吸收特性发生改变(图5)。

基本化学概述:

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