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有用。江浙沪正性光刻胶显影
质量控制技术:由于用户对光刻胶的稳定性、一致性要求高,包括不同批次间的一致性,通常希望对感光灵敏度、膜厚的一致性保持在较高水平,因此,光刻胶生产商不仅要配备齐全的测试仪器,还需要建立一套严格的QA体系以保证产品的质量稳定。原材料技术:光刻胶是一种经过严格设计的复杂、精密的配方产品,由成膜剂、光敏剂、溶剂和添加剂等不同性质的原料,通过不同的排列组合,经过复杂、精密的加工工艺而制成。因此,光刻胶原材料的品质对光刻胶的质量起着关键作用。对于半导体化学化学试剂的纯度,际半导体设备和材料组织(SEMI)制定了国际统一标准。上海g线光刻胶曝光光刻胶通过光化学反应,经曝光、显影等光刻工序将所需要的微细图形从光罩(掩模版)转移到待加工基片上。
正性光刻胶,树脂是一种叫做线性酚醛树脂的酚醛甲醛,提供光刻胶的粘附性、化学抗蚀性,当没有溶解抑制剂存在时,线性酚醛树脂会溶解在显影液中;感光剂是光敏化合物(PAC,Photo Active Compound),常见的是重氮萘醌(DNQ),在曝光前,DNQ 是一种强烈的溶解抑制剂,降低树脂的溶解速度。在紫外曝光后,DNQ 在光刻胶中化学分解,成为溶解度增强剂,大幅提高显影液中的溶解度因子至100或者更高。这种曝光反应会在 DNQ 中产生羧酸,它在显影液中溶解度很高。正性光刻胶具有很好的对比度,所以生成的图形具有良好的分辨率。
光刻胶的技术壁垒包括配方技术,质量控制技术和原材料技术。配方技术是光刻胶实现功能的要点,质量控制技术能够保证光刻胶性能的稳定性而较好的原材料则是光刻胶性能的基础。配方技术:由于光刻胶的下游用户是IC芯片和FPD面板制造商,不同的客户会有不同的应用需求,同一个客户也有不同的光刻应用需求。一般一块半导体芯片在制造过程中需要进行10-50道光刻过程,由于基板不同、分辨率要求不同、蚀刻方式不同等,不同的光刻过程对光刻胶的具体要求也不一样,即使类似的光刻过程,不同的厂商也会有不同的要求。针对以上不同的应用需求,光刻胶的品种非常多,这些差异主要通过调整光刻胶的配方来实现。因此,通过调整光刻胶的配方,满足差异化的应用需求,是光刻胶制造商重要的技术。目前,中国本土光刻胶以PCB用光刻胶为主,平板显示、半导体用光刻胶供应量占比极低。
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)。嘉定半导体光刻胶单体
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,全球供应市场高度集中。江浙沪正性光刻胶显影
从光刻设备角度来看,EUV光刻与其他波长光刻关键的两点差异是光源强度和散粒噪声。尽管有多种方式可获得EUV光,商用EUV光刻机使用的是激光激发的等离子体(LPP)发光,其输出功率曾长期是制约EUV光刻技术商用的瓶颈问题;另外,EUV光刻使用的是反射镜成像系统,而非传统的透过折射镜片组,且效率不高。因此在EUV光刻发展的早期,通常都要求EUV光刻胶具有较高的灵敏度。同时,EUV光子能量(约为92eV)远高于以前几代光刻技术光源的光子能量(是193nm光子能量的14.4倍),也就是说,对于同样的曝光能量,光子数目远少于前几代的光刻技术,这就导致散粒噪声增加,从而造成线宽/线边缘粗糙度的升高。而灵敏度过高并不利于克服散粒噪声的影响,所以随着EUV光源功率不断提升,业界对EUV光刻胶的要求从“提高灵敏度”逐渐变为“利用一定程度的灵敏度来降低粗糙度”。江浙沪正性光刻胶显影