光刻胶基本参数
  • 品牌
  • 蔚云
  • 型号
  • 25KG/桶
光刻胶企业商机

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。产品纯度、金属离子杂质控制等也是光刻胶生产工艺中需面临的技术难关,光刻胶纯度不足会导致芯片良率下降。江浙沪光聚合型光刻胶光致抗蚀剂

江浙沪光聚合型光刻胶光致抗蚀剂,光刻胶

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。湿膜光刻胶显影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。

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一般的光刻工艺流程包括以下步骤:1)旋涂。将光刻胶旋涂在基底上(通常为硅,也可以为化合物半导体)。2)前烘。旋涂后烘烤光刻胶膜,确保光刻胶溶剂全部挥发。3)曝光。经过掩模版将需要的图形照在光刻胶膜上,胶膜内发生光化学反应。4)后烘。某些光刻胶除了需要发生光反应,还需要进行热反应,因此需要在曝光后对光刻胶膜再次烘烤。5)显影。曝光(及后烘)后,光刻胶的溶解性能发生改变,利用适当的显影液将可溶解区域去除。经过这些过程,就完成了一次光刻工艺,后续将视器件制造的需要进行刻蚀、离子注入等其他工序。一枚芯片的制造,往往需要几次甚至几十次的光刻工艺才能完成。

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。我国光刻胶行业起步较晚,生产能力主要集中在 PCB 光刻胶、TN/STN-LCD 光刻胶等中低端产品。

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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”。一旦达成合作,光刻胶厂商和下游集成电路制造商会形成长期合作关系。普陀光刻胶溶剂

氧化物型光刻胶:这种类型的光刻胶由氧化硅或其他窄带隙材料制成。在制造高质量微电子设备时非常有用。江浙沪光聚合型光刻胶光致抗蚀剂

起初被广泛应用的化学放大型EUV光刻胶是环境稳定的化学放大型光刻胶(ESCAP),该理念由IBM公司的光刻胶研发团队于1994年提出,随后Shipley公司也开展了系列研究。ESCAP光刻胶由对羟基苯乙烯、苯乙烯、丙烯酸叔丁酯共聚而成,其酸敏基团丙烯酸叔丁酯发生反应需要的活化能较高,因此对环境相对稳定,具有保质期长、后烘温度窗口大、升华物少、抗刻蚀性好等特点,后广泛应用于248nm光刻。1999年,时任Shipley公司研发人员将其应用于EUV光刻,他们在19种ESCAP光刻胶中筛选出性能的编号为2D的EUV光刻胶。通过美国桑迪亚实验室研制的Sandia10XIEUV曝光工具,可获得密集线条的最高分辨率达70nm,线宽为100nm时LER为5.3nm,线宽为80nm时LER为7.5nm。该光刻胶即为Shipley公司推出的工具型EUV光刻胶EUV-2D。它取代PMMA成为EUV光刻设备的测试用光刻胶,直至2005年。江浙沪光聚合型光刻胶光致抗蚀剂

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