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。在平板显示行业;主要使用的光刻胶有彩色及黑色光刻胶、LCD触摸屏用光刻胶、TFT-LCD正性光刻胶等。浙江g线光刻胶光引发剂
2010年,美国英特尔公司的Masson报道了一种含有Co的聚合物光刻胶,由Co2(CO)8与高分子链中的炔烃部分络合反应生成。EUV曝光后,在光酸的作用下发生高分子断链反应,溶解度发生变化,可形成30nm的光刻线条,具有较高的灵敏度,但LER较差。2014年,课题组报道了一种铋化合物,并将其用于极紫外光刻。这种由氯原子或酯键配合的铋寡聚物可在EUV光照后发生分子间交联反应。不过尽管铋的EUV吸收能力很强,但此类配合物的灵敏度并不高,氯配合铋寡聚物能实现分辨率21nm,所需剂量高达120mJ·cm−2。江浙沪湿膜光刻胶单体有机-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。
起初发展起来的单分子树脂材料是具有三苯基取代的枝状分子。三苯基取代主要具有刚性的非平面结构,不易结晶且性质稳定,具有较高的玻璃化转变温度。1996年,日本大阪大学的Shirota课题组首度发表了单分子树脂材料作为光刻胶的报道。他们制备的枝状小分子TsOTPB和ASITPA可作为非化学放大型光刻胶,利用电子束光刻形成线条。TsOTPB在曝光过程中分解,可形成150nm宽的正性线条;ASITPA在曝光过程中双键聚合,可形成70nm宽的负性线条。随后,他们又在以三苯基苯为主要的树枝状分子末端引入了叔丁氧羰基,构建了的正性化学放大光刻胶体系,灵敏度与原始的材料相比提高。t-Boc基团遇到光致产酸剂产生的酸后发生离去反应,露出酚羟基,从而可溶解于碱性显影液中。
关于光刻胶膜对EUV光的吸收能力,研究人员的观点曾发生过较大的转变。刚开始研究人员认为光刻胶应对EUV尽量透明,以便EUV光可以顺利透过光刻胶膜。对于紫外、深紫外光刻来说,如果光子不能透过胶膜,则会降低光刻的对比度,即开始曝光剂量和完全曝光剂量之间存在较大的差值,从而使曝光边界处图案不够陡直。所以,早期的EUV光刻胶研发通常会在分子结构中引入Si、B等EUV吸收截面较小的元素,而避免使用F等EUV吸收截面较大的元素。随后研究人员又发现,即使是对EUV光吸收较强的主体材料,还是“过于透明”了,以至于EUV光刻的灵敏度难以提高。因此,科研人员开始转向寻求吸收更强的主体材料,研发出了一系列基于金属元素的有机-无机杂化光刻胶。光刻胶行业的上下游合作处于互相依存的关系,市场新进入者很难与现有企业竞争,签约新客户的难度高。
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”。在PCB行业:主要使用的光刻胶有干膜光刻胶、湿膜光刻胶、感光阻焊油墨等。昆山LCD触摸屏用光刻胶显影
光刻胶按应用领域分类,可分为 PCB 光刻胶、显示面板光刻胶、半导体光刻胶及其他光刻胶。浙江g线光刻胶光引发剂
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。浙江g线光刻胶光引发剂