高分子化合物是很早被应用为光刻胶的材料。中文“光刻胶”的“胶”字起初对应于“橡胶”，而至今英文中也常将光刻胶主体材料称为“resin”（树脂），其背后的缘由可见一斑。按照反应机理，高分子光刻胶基本可以分为两类：化学放大光刻胶和非化学放大光刻胶。化学放大机理起初由美国IBM公司于1985年提出，后来被广泛应用于KrF及更好的光刻工艺中。化学放大光刻胶的光敏剂为光致产酸剂，主体材料中具有在酸作用下可以离去的基团，如叔丁氧羰基酯、金刚烷酯等。在光照下，光致产酸剂生成一分子的酸，使一个离去基团发生分解反应，原本的酯键变成羟基（通常是酚羟基），同时又产生一分子的酸；新产生的酸可以促使另一个离去基团发生反...

环状单分子树脂中除了杯芳烃类物质以外，还有一类被称为“水车”（Noria）的光刻胶，该类化合物由戊二醛和间苯二酚缩合而成，是一种中心空腔的双层环梯状结构分子，外形像传统的水车，因此得名，起初在2006年时由日本神奈川大学的Nishikubo课题组报道出来。随后，日本JSR公司的Maruyama课题组将Noria改性，通过金刚烷基团保护得到了半周期为22nm的光刻图形。但是这种光刻胶的灵敏度较低、粗糙度较大，仍需进一步改进才能推广应用。光刻胶是集成电路制造的重要材料：光刻胶的质量和性能是影响集成电路性能、成品率及可靠性的关键因素。江浙沪光分解型光刻胶光引发剂正性光刻胶，树脂是一种叫做线性酚醛树脂...

小分子的分子量通常小于聚合物，体积也小于聚合物，相对容易实现高分辨率、低粗糙度的图案；而且制备工艺通常为多步骤的有机合成，容易控制纯度，可以解决高分子材料面临的质量稳定性问题。与高分子材料相比，小分子材料的缺点是难以配制黏度较高的溶液，从而难以实现厚膜样品的制备。但自从ArF光刻工艺以来，光刻胶膜的厚度已经在200nm以下，小分子材料完全可以满足要求。作为光刻胶主体材料的小分子应满足光刻胶的成膜要求，即可以在基底表面形成均一的、各向同性的薄膜，而不能发生结晶过程。因此此类小分子没有熔点，而是与高分子类似，存在玻璃态到高弹态或黏流态的转变，所以早期的文献中通常称这种材料为“分子玻璃”；而依据此类...

热压法能够有效增大光刻胶光栅的占宽比你，工艺简单、可靠，无需昂贵设备、成本低，获得的光栅质量高、均匀性好。将该方法应用到大宽度比的硅光栅的制作工艺中，硅光栅线条的高度比达到了12.6，氮化硅光栅掩模的占宽比更是高达0.72，光栅质量很高，线条粗细均匀、边缘光滑。值得注意的是，热压法通过直接展宽光刻胶光栅线条来增大占宽比，可以集成到全息光刻-离子束刻蚀等光栅制作工艺中，为光栅衍射效率的调节与均匀性修正提供了新思路。光刻胶行业长年被日本和美国专业公司垄断。嘉定干膜光刻胶显示面板材料与EUV光源相比，UV光源更容易实现较高的功率；但UV曝光不能满足分辨线条的形成条件。因此PSCAR实际上是利用EUV...

光刻胶的两大主要研究小组：杨国强课题组和李嫕课题组，分别设计并制备了双酚A型和螺双芴型的单分子树脂化学放大光刻胶，前者可通过调节离去基团的数量来改变光刻胶的灵敏度，后者则通过螺双芴结构降低材料的结晶性，提高了成膜性性能。两种光刻胶都可以实现小于25nm线宽的光刻线条。随后，杨国强课题组还报道了一种可作为负性光刻胶的双酚A单分子树脂光刻胶，该分子中具有未经保护的酚羟基，在光酸的作用下可以与交联剂四甲氧基甲基甘脲反应形成交联网状结构，从而无法被碱性显影液洗脱，可在电子束光刻下实现80nm以下的线条，在EUV光刻中有潜在的应用。此外，两个课题组还分别就两个系列光刻胶的产气情况开展研究。有机-无机杂化...

在Shirota等的工作基础之上，2005年起，美国康奈尔大学的Ober课题组将非平面树枝状连接酸敏基团的策略进一步发展，设计并合成了一系列用于EUV光刻的单分子树脂光刻胶，这些光刻胶分子不再局限于三苯基取代主要，具有更复杂的枝状拓扑结构。三级碳原子的引入使其更不易形成晶体，有助于成膜性能的提高；更复杂的拓扑结构，也便于在分子中设置数量不同的酸敏基团，有利于调节光刻胶的灵敏度。他们研究了后烘温度、显影剂浓度等过程对单分子树脂材料膨胀行为的影响，获得20nm分辨率的EUV光刻线条，另外，他们也研究了利用超临界CO2作为显影剂的可能性。在集成电路制造领域，如果说光刻机是推动制程技术进步的“引擎”，...

高分子化合物是很早被应用为光刻胶的材料。中文“光刻胶”的“胶”字起初对应于“橡胶”，而至今英文中也常将光刻胶主体材料称为“resin”（树脂），其背后的缘由可见一斑。按照反应机理，高分子光刻胶基本可以分为两类：化学放大光刻胶和非化学放大光刻胶。化学放大机理起初由美国IBM公司于1985年提出，后来被广泛应用于KrF及更好的光刻工艺中。化学放大光刻胶的光敏剂为光致产酸剂，主体材料中具有在酸作用下可以离去的基团，如叔丁氧羰基酯、金刚烷酯等。在光照下，光致产酸剂生成一分子的酸，使一个离去基团发生分解反应，原本的酯键变成羟基（通常是酚羟基），同时又产生一分子的酸；新产生的酸可以促使另一个离去基团发生反...

近年来，随着EUV光源功率提高，制约EUV光刻胶发展的瓶颈已经从灵敏度变为粗糙度。化学放大光刻胶涉及酸扩散过程，会直接影响光刻胶的粗糙度和分辨率；再加上EUV光刻特有的散粒噪声问题，过高的灵敏度反而可能成为弊端。因此，一度沉寂的非化学放大光刻胶又重新受到重视。在PMMA基础之上，研发人员开发了一系列光反应机理类似的链断裂型光刻胶。由于PMMA的灵敏度过低，因此灵敏度仍然是制约其应用的重要问题。研究者们主要通过两种方法来改善其性能：在光刻胶主体材料的主链或侧基中引入对EUV光吸收更强的原子，如F、S、O等，以及利用更容易发生断链过程的高分子作为骨架。在选择光刻胶时需要考虑化学性质、照射时间、敏感...

全息光刻-单晶硅各向异性湿法刻蚀是制作大高度比硅光栅的一种重要且常用的方法，全息光刻用来产生光刻胶光栅图形，单晶硅各向异性湿法刻蚀将图形转移到硅基底中形成硅光栅。这种方法制作的硅光栅质量非常高，侧壁可以达到原子级光滑，光栅线条的高度比可以高达160。但由于单晶硅各向异性湿法刻蚀在垂直向下刻蚀的同时存在着横向钻蚀，所以要获得大高度比的硅光栅，光刻胶光栅图形的占宽比要足够大，且越大越好。占宽比越大，单晶硅各向异性湿法刻蚀的工艺宽容度越大，成功率越高，光栅质量越好。光刻胶又称光致抗蚀剂，是一种对光敏感的混合液体。上海干膜光刻胶显示面板材料尽管高分子体系一直是前代光刻胶的发展路线，但随着光刻波长进展到...

与EUV光源相比，UV光源更容易实现较高的功率；但UV曝光不能满足分辨线条的形成条件。因此PSCAR实际上是利用EUV曝光形成图案，再用UV曝光增加光反应的程度，从而实现提高EUV曝光灵敏度的效果。在起初的PSCAR体系基础之上，Tagawa课题组还开展了一系列相关研究，并通过在体系中引入对EUV光敏感的光可分解碱，开发出了PSCAR1.5，引入对UV光敏感的光可分解碱，开发出了PSCAR2.0。光可分解碱的引入可以减少酸扩散，使PSCAR光刻胶体系的对比度提高，粗糙度降低，也进一步提高了光刻胶的灵敏度。光刻胶达到下游客户要求的技术指标后，还需要进行较长时间验证测试（1-3 年）。嘉定干膜光刻...

有研究结果表明，在EUV光照下，某特定光刻胶分子每吸收一个光子可以产生2.1个活性物种，这一效率分别是KrF光刻和ArF光刻的6倍和15倍。由于在光刻胶材料中有二次电子的产生，EUV光刻在机理上与电子束光刻有相近之处。因为商用EUV光刻机价格昂贵，对光刻胶材料研发人员开放的同步辐射EUV干涉线站机时有限，所以近年来，在EUV光刻胶的研发过程中也常利用电子束光刻开展相关机理、工艺研究和基本性能的评测，也有一些尚未实际应用于EUV光刻但已有电子束光刻研究结果的光刻胶。光刻胶市场 ArF 与 KrF 占据主流，EUV 增长较快。江浙沪负性光刻胶光引发剂全息光刻-单晶硅各向异性湿法刻蚀是制作大高度比硅...

分辨率即光刻工艺中所能形成较小尺寸的有用图像。是区别硅片表面相邻图形特征的能力。一般用关键尺寸（CD，Critical Dimension）来衡量分辨率。形成的关键尺寸越小，光刻胶的分辨率越好 。此性质深受光刻胶材质本身物理化学性质的影响，必须避免光刻胶材料在显影过程中收缩或在硬烤中流动。因此，若要使光刻材料拥有良好的分辨能力，需谨慎选择高分子基材及所用的显影剂。分辨率和焦深都是光刻中图像质量的关键因素。在光刻中既要获得更好的分辨率来形成关键尺寸图形，又要保持合适的焦深是非常矛盾的。虽然分辨率非常依赖于曝光设备，但是高性能的曝光工具需要与之相配套的高性能的光刻胶才能真正获得高分辨率的加工能力。...

所谓光刻技术，指的是利用光化学反应原理把事先准备在掩模版上的图形转印到一个衬底（晶圆）上，使选择性的刻蚀和离子注入成为可能的过程，是半导体制造业的基础之一。随着半导体制造业的发展，光刻技术从曝光波长上来区分，先后经历了g线（436nm）、i线（365nm）、KrF（248nm）、ArF（193nm，包括干式和浸没式）和极紫外（EUV，13.5nm）光刻。对应于不同的曝光波长，所使用的光刻胶也得到了不断的发展。目前7nm和5nm技术节点已经到来，根据各个技术的芯片制造企业公告，EUV光刻技术已正式导入集成电路制造工艺。在每一代的光刻技术中，光刻胶都是实现光刻过程的关键材料之一。根据应用领域不同，...

中美贸易摩擦：光刻胶国产代替是中国半导体产业的迫切需要；自从中美贸易摩擦依赖，中国大陆积极布局集成电路产业。在半导体材料领域，光刻胶作为是集成电路制程技术进步的“燃料”，是国产代替重要环节，也是必将国产化的产品。光刻是半导制程的重要工艺，对制造出更先进，晶体管密度更大的集成电路起到决定性作用。每一代新的光刻工艺都需要新一代的光刻胶技术相匹配。现在，一块半导体芯片在制造过程中一般需要进行10-50道光刻过程。其中不同的光刻过程对于光刻胶也有不一样的具体需求。光刻胶若性能不达标会对芯片成品率造成重大影响。光刻胶的组成部分包括：光引发剂（包括光增感剂、光致产酸剂）、光刻胶树脂、单体、溶剂和其他助剂。...

起初应用于 EUV 光刻的光刻胶为聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）。PMMA曾广泛应用于193nm光刻和电子束光刻工艺中，前者为EUV的前代技术，后者的反应机理与EUV光刻有较多的相似点。PMMA具有较高的透光性和成膜性、较好的黏附性，通常应用为正性光刻胶。在光子的作用下，PMMA发生主链碳-碳键或侧基酯键的断裂，形成小分子化合物于显影液。早在1974年，Thompson等就利用PMMA作为光刻胶，研究了其EUV光刻性能。随后，PMMA成为了重要的工具光刻胶。亚甲基双苯醚型光刻胶：这种类型的光刻胶适用于制造精度较低的电路元件。嘉定KrF光刻胶三苯基硫鎓盐是常用的EUV光刻胶光致产酸剂，也具有枝状结...

所谓光刻技术，指的是利用光化学反应原理把事先准备在掩模版上的图形转印到一个衬底（晶圆）上，使选择性的刻蚀和离子注入成为可能的过程，是半导体制造业的基础之一。随着半导体制造业的发展，光刻技术从曝光波长上来区分，先后经历了g线（436nm）、i线（365nm）、KrF（248nm）、ArF（193nm，包括干式和浸没式）和极紫外（EUV，13.5nm）光刻。对应于不同的曝光波长，所使用的光刻胶也得到了不断的发展。目前7nm和5nm技术节点已经到来，根据各个技术的芯片制造企业公告，EUV光刻技术已正式导入集成电路制造工艺。在每一代的光刻技术中，光刻胶都是实现光刻过程的关键材料之一。彩色光刻胶及黑色光...

由于早期制约EUV光刻发展的技术瓶颈之一是光源功率太小，因此，在不降低其他光刻性能的前提下提高EUV光刻胶的灵敏度一直是科研人员的工作重点。为了解决这一问题，2013年，大阪大学的Tagawa等提出了光敏化化学放大光刻胶（PSCAR™）。与其他EUV化学放大光刻胶不同的是，PSCAR体系除了需在掩模下进行产生图案的EUV曝光，还要在EUV曝光之后进行UV整片曝光。PSCAR体系中除了有主体材料、光致产酸剂，还包括光敏剂前体。这是一种模型光敏剂前体的结构，它本身对UV光没有吸收，但在酸性条件下可以转化为光敏剂，对UV光有吸收。光刻胶属于技术和资本密集型行业，目前主要技术主要掌握在日、美等国际大公...

所谓光刻技术，指的是利用光化学反应原理把事先准备在掩模版上的图形转印到一个衬底（晶圆）上，使选择性的刻蚀和离子注入成为可能的过程，是半导体制造业的基础之一。随着半导体制造业的发展，光刻技术从曝光波长上来区分，先后经历了g线（436nm）、i线（365nm）、KrF（248nm）、ArF（193nm，包括干式和浸没式）和极紫外（EUV，13.5nm）光刻。对应于不同的曝光波长，所使用的光刻胶也得到了不断的发展。目前7nm和5nm技术节点已经到来，根据各个技术的芯片制造企业公告，EUV光刻技术已正式导入集成电路制造工艺。在每一代的光刻技术中，光刻胶都是实现光刻过程的关键材料之一。有机-无机杂化光刻...

中美贸易摩擦：光刻胶国产代替是中国半导体产业的迫切需要；自从中美贸易摩擦依赖，中国大陆积极布局集成电路产业。在半导体材料领域，光刻胶作为是集成电路制程技术进步的“燃料”，是国产代替重要环节，也是必将国产化的产品。光刻是半导制程的重要工艺，对制造出更先进，晶体管密度更大的集成电路起到决定性作用。每一代新的光刻工艺都需要新一代的光刻胶技术相匹配。现在，一块半导体芯片在制造过程中一般需要进行10-50道光刻过程。其中不同的光刻过程对于光刻胶也有不一样的具体需求。光刻胶若性能不达标会对芯片成品率造成重大影响。光刻胶生产工艺复杂，技术壁垒高，其研发和量产对企业都具有极高要求。苏州黑色光刻胶单体中国在光刻...

光刻胶主要由主体材料、光敏材料、其他添加剂和溶剂组成。从化学材料角度来看，光刻胶内重要的成分是主体材料和光敏材料。光敏材料在光照下产生活性物种，促使主体材料结构改变，进而使光照区域的溶解度发生转变，经过显影和刻蚀，实现图形从掩模版到基底的转移。对于某些光刻胶来说，主体材料本身也可以充当光敏材料。依据主体材料的不同，光刻胶可以分为基于聚合物的高分子型光刻胶，基于小分子的单分子树脂（分子玻璃）光刻胶，以及含有无机材料成分的有机-无机杂化光刻胶。本文将主要以不同光刻胶的主体材料设计来综述EUV光刻胶的研发历史和现状。高壁垒和高价值量是光刻胶的典型特征。光刻胶属于技术和资本密集型行业，全球供应市场高度...

光刻胶（Photoresist）又称光致抗蚀剂，是指通过紫外光、电子束、离子束、X射线等的照射或辐射，其溶解度发生变化的耐蚀剂刻薄膜材料。由感光树脂、增感剂和溶剂3种主要成分组成的对光敏感的混合液体。在光刻工艺过程中，用作抗腐蚀涂层材料。半导体材料在表面加工时，若采用适当的有选择性的光刻胶，可在表面上得到所需的图像。光刻胶按其形成的图像分类有正性、负性两大类。在光刻胶工艺过程中，涂层曝光、显影后，曝光部分被溶解，未曝光部分留下来，该涂层材料为正性光刻胶。如果曝光部分被保留下来，而未曝光被溶解，该涂层材料为负性光刻胶。按曝光光源和辐射源的不同，又分为紫外光刻胶（包括紫外正、负性光刻胶）、深紫外光...

2005年，IBM公司的Naulleau等利用MET@ALS评测了KRS光刻胶的EUV性能，可获得线宽35nm、占空比1∶1的图案和线宽28.3nm、占空比1∶4的图案（图13。不过，KRS在曝光过程中需要有少量的水参与，因此其曝光设备中需要引入水蒸气。由于EUV光刻需要在高真空环境中进行，任何气体的引入都会导致真空环境的破坏、光路和掩模版的污染，所以尽管KRS呈现出比MET-1K更高的分辨率，但依然未能广泛应用于EUV光刻技术中。上述化学放大光刻胶基本沿用了KrF光刻胶的材料，随着EUV光刻技术的不断进展，旧材料已不能满足需求。碳酸甲酯型光刻胶：这种类型的光刻胶在制造高分辨率电路元件方面非常...

此外，光刻胶也可以用于液晶平板显示等较大面积电子产品的制作。90年代后半期，遵从摩尔定律的指引，半导体制程工艺尺寸开始缩小到0.35um（350nm）以下，因而开始要求更高分辨率的光刻技术。深紫外光由于波长更短，衍射作用小，所以可以用于更高分辨率的光刻光源。随着 KrF、ArF等稀有气体卤化物准分子激发态激光光源研究的发展，248nm（KrF）、193nnm（ArF）的光刻光源技术开始成熟并投入实际使用。然而,由于 DQN 体系光刻胶对深紫外光波段的强烈吸收效应，KrF和ArF作为光刻气体产生的射光无法穿透DQN光刻胶，这意味着光刻分辨率会受到严重影响。因此深紫外光刻胶采取了与i-line和g...

除了枝状分子之外，环状单分子树脂近年来也得到了迅速发展。这些单分子树脂的环状结构降低了分子的柔性，从而通常具有较高的玻璃化转变温度和热化学稳定性。由于构象较多，此类分子也难以结晶，往往具有很好的成膜性。起初将杯芳烃应用于光刻的是东京科技大学的Ueda课题组，2002年起，他们报道了具有间苯二酚结构的杯芳烃在365nm光刻中的应用。2007年，瑞士光源的Solak等利用对氯甲氧基杯芳烃获得了线宽12.5nm、占空比1∶1的密集线条，但由于为非化学放大光刻胶，曝光机理为分子结构被破坏，灵敏度较差，为PMMA的1/5。光刻胶属于技术和资本密集型行业，目前主要技术主要掌握在日、美等国际大公司手中，全球...

目前使用的ZEP光刻胶即采用了前一种策略。日本瑞翁公司开发的ZEP光刻胶起初用于电子束光刻，常用的商用品种ZEP520A为α-氯丙烯酸甲酯和α-甲基苯乙烯的1∶1共聚物。氯原子的引入可提高灵敏度，此外苯乙烯部分也可提高抗刻蚀性和玻璃化转变温度。采用后一种策略时，常用的高分子主链有聚碳酸酯和聚砜。2010年，美国纽约州立大学的课题组报道了一系列以聚碳酸酯高分子为主体材料的光刻胶，高分子主链中具有二级或三级烯丙酯结构可在酸催化下裂解形成双键和羧酸。此外，他们还在高分子中引入了芳香基团，以增强其抗刻蚀性。可获得36nm线宽、占空比为1∶1的线条，22.5mJ·cm−2的剂量下可获得线宽为26nm的线...

浸没光刻：在与浸没光刻相对的干法光刻中，光刻透镜与光刻胶之间是空气。光刻胶直接吸收光源发出的紫外辐射并发生光化学反应。在浸没光刻中，光刻镜头与光刻胶之间是特定液体。这些液体可以是纯水也可以是别的化合物液体。光刻光源发出的辐射经过这些液体的时候发生了折射，波长变短。这样，在不改变光源的前提条件下，更短波长的紫外光被投影光刻胶上，提高了光刻加工的分辨率。双重光刻：双重光刻的意思是通过两次光刻使得加工分辨率翻倍。实现这个目的的一种方法是在开始光刻过后平移同一个光罩进行第二次光刻，以提高加工分辨率。下图右展示了这样一个过程。下图右中双重光刻子进行了两次涂胶，两次光刻和两次刻蚀。随着光刻胶技术的进步，只...

中国在光刻胶领域十分不利，虽然G线/I线光刻胶已经基本实现进口替代，但高级别光刻胶依然严重依赖进口。KrF/ArF光刻胶自给率不足5%，EUV光刻胶还只是“星星之火”。国产KrF光刻胶已经逐步实现国产替代并正在放量，ArF光刻胶也在逐步验证并实现销售当中，国产光刻胶已经驶入了快车道。随着下游产能的快速增长，国产KrF/ArF光刻胶的需求将会持续提升。众所周知，在半导体装置的制造过程中，用于各种电路的无缝电气连接金属布线随着半导体产品的高集成化、高速化，越来越要求以较小的线宽制作。因此，选择合适的光刻胶是非常重要的，随着金属布线的线宽变小，不单大功率和低压力被用作金属布线形成的蚀刻方法，根据所用...

根据2019年数据，全球半导体光刻胶**大厂商占据全球光刻胶市场87%份额。其中日本占有四家，分别是JSR、东京应化(TOK)、信越化学与富士电子材料，这四家的市场份额达到72%，市场集中度明显。在半导体光刻胶细分领域，日本厂商在市场中具有较强话语权。（1）g/i线光刻胶市场：日本的东京应化、JSR、住友化学和富士胶片分别占据26%、15%、15%、8%的份额，在全球市场占据64%份额。（2）KrF光刻胶市场：日本企业东京应化、信越化学和JSR在全球KrF光刻胶细分市场分别占据34%、22%和18%份额，合计占比达到74%。（3）ArF光刻胶市场：日本企业JSR、信越化学、东京应化和住友化学包...

随着IC集成度的提高，世界集成电路的制程工艺水平按已由微米级、亚微米级、深亚微米级进入到纳米级阶段。集成电路线宽不断缩小的趋势，对包括光刻在内的半导体制程工艺提出了新的挑战。在半导体制程的光刻工艺中，集成电路线宽的特征尺寸可以由如右所示的瑞利公式确定：CD=k1*λ/NA。CD (Critical Dimension)表示集成电路制程中的特征尺寸；k1是瑞利常数，是光刻系统中工艺和材料的一个相关系数；λ是曝光波长，而NA(Numerical Aperture)则是指光刻机的孔径数值。因此，光刻机需要通过降低瑞利常数和曝光波长，增大孔径尺寸来制造具有更小特征尺寸的集成电路。其中降低曝光波长与光刻...

环化橡胶型光刻胶：属于聚烃类——双叠氮系光刻胶。这种胶是将天然橡胶溶解后，用环化剂环化制备而成的。一般来说，橡胶具有较好的耐腐蚀性，但是它的感光活性很差。橡胶的分子量在数十万以上，因此溶解性甚低，无论在光刻胶的配制还是显影过程中都有很大困难。因此无法直接采用橡胶为原料配制光刻胶。这一类光刻胶的重要组成部分为交联剂，又称架桥剂，可以起到光化学固化作用，依赖于带有双感光性官能团的交联剂参加反应，交联剂曝光后产生双自由基，它和聚烃类树脂相作用，在聚合物分子链之间形成桥键，变为三维结构的不溶性物质。有机-无机杂化光刻胶被认为是实现10nm以下工业化模式的理想材料。江浙沪负性光刻胶显示面板材料感光树脂经...