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。必须规定光刻胶的闲置期限和存贮温度环境。嘉定半导体光刻胶光引发剂
20世纪七八十年代,我国光刻胶研发水平一直与国外持平。1977年,化学研究所曾出版了我国一部有关光刻胶的专著《光致抗蚀剂:光刻胶》。但随后的1990~2010年,由于缺乏芯片产业的牵引,我国光刻胶研发处于停滞状态。直到2010年后,我国才又开始重新组建光刻胶研发队伍。目前我国的EUV光刻胶主要集中在单分子树脂型和有机-无机杂化型,暂无传统高分子EUV光刻胶的相关工作见诸报道。我国开展EUV光刻胶研究的主要有化学研究所杨国强课题组和理化技术研究所李嫕课题组。浦东负性光刻胶集成电路材料光刻胶又称光致抗蚀剂,是一种对光敏感的混合液体。
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。
2005 年起,Gonsalves 课题组将阳离子基团(硫鎓盐等)修饰的甲基丙烯酸酯与其他光刻胶单体共聚,制备了一系列侧基连接光致产酸剂的光刻胶,聚合物中金刚烷基团的引入可以有效提升抗刻蚀性。这类材料与主体材料和产酸剂简单共混的配方相比,呈现出更高的灵敏度和对比度。2009年起,Thackeray等则将阴离子基团连接在高分子主链上,通过EUV曝光可以得到的光刻图形分辨率为22nm光刻图形,其对应的灵敏度和线边缘粗糙度分别为12mJ·cm−2和4.2nm。2011年,日本富士胶片的Tamaoki等也报道了一系列对羟基苯乙烯型主链键合光致产酸剂的高分子光刻胶,并研究了不同产酸剂基团、高分子组成对分辨率、灵敏度和粗糙度的影响,最高分辨率可达17.5nm。经过多年技术积累,国内已形成一定光刻胶用电子化学品产能,国内公司市场份额逐步提升,国产替代正在进行。
荷兰光刻研究中心的Castellanos课题组采用三氟乙酸配体和甲基丙烯酸配体,制备了一种锌氧纳米簇光刻胶Zn(MA)(TFA)。由于锌原子和三氟乙酸氟原子对 EUV 光都有较强的吸收能力,而甲基丙烯酸配体可通过光照后的双键聚合和交联反应进一步增强曝光前后的溶解度差异。这一配体在自然环境下的稳定性不好,空气中的水汽和自然光都会使甲基丙烯酸配体自发聚合;但在真空环境下则可稳定存在。不过这种纳米颗粒只可获得30nm线宽的光刻图案,曝光剂量为37mJ·cm−2,且制备的批次稳定性较差,距离实际应用还有一段距离。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。苏州PCB光刻胶显示面板材料
光刻胶必须在存储和处理中受到保护。嘉定半导体光刻胶光引发剂
1983年,Joy以PMMA作为模型化合物,利用蒙特卡罗方法计算了EUV光刻的空间分辨率。1989年,Kurihara课题组利用PMMA评测了光学器件,并测试了EUV光对PMMA膜的透过性。1990年,Windt课题组利用14nmEUV光对PMMA光刻胶进行光刻,获得了50nm的线条。2001~2004年,Bokor课题组利用PMMA光刻胶、Shipley公司早期工具光刻胶EUV-2D先后评测了其自制的EUV光刻设备和美国光源的EUV光刻线站的性能。可见,在EUV光技术发展早期,PMMA光刻胶对EUV光刻设备的调试、测试起了重要作用。但是PMMA的曝光机理不涉及化学放大过程,因此其灵敏度较差,而早期制约EUV光刻技术发展的瓶颈问题之一便是曝光光源功率很小,因而以PMMA为主的非化学放大型光刻胶一度被化学放大型光刻胶取代。嘉定半导体光刻胶光引发剂