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

1999年,美国3M公司Kessel等率先制备了侧基含硅的高分子光刻胶PRB和PRC。他们利用含硅的酸敏基团代替t-Boc基团,构建了正性化学放大光刻胶体系。在EUV光下,PRC可在≤10mJ·cm−2的剂量下获得0.10μm的光刻图案。2002年起,Ober课题组合成了一系列侧基带有含硅基团和含硼基团的共聚物。两类光刻胶除了满足光刻胶应用的基本理化条件之外,都具有较高的EUV透光性,以及对氧等离子体的抗刻蚀性。其中含硅的光刻胶可获得线宽180nm、占空比1∶1的密集线条,且具有较高的对比度,抗刻蚀性与酚醛树脂相当;而含硼高分子的光刻性能还有待于进一步优化。此后,Ober课题组还报道了一种使用开环异位聚合(ROMP)制备的含硅高分子,此类光刻胶对EUV透光度较高,但由于含硅基团的存在,他们在TMAH中的溶解性较差,因此需要在显影液中加入30%的异丙醇,可得到150nm的光刻线条。到2013年国内光刻胶需求总量已达到5700吨,销售额约为17亿元人民币(2.7亿美元)。江浙沪光刻胶显示面板材料

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尽管HSQ可以实现较好的EUV光刻图案,且具有较高的抗刻蚀性能,但HSQ较低的灵敏度无法满足EUV光刻的需求,且价格非常昂贵,难以用于商用的EUV光刻工艺中。另外,尽管HSQ中Si含量很高,但由于O含量也很高,所以HSQ并未展现含Si光刻胶对EUV光透光性的优势,未能呈现较高的对比度。因此,研发人员将目光转向侧基修饰的高分子光刻胶。使用含硅、含硼单元代替高分子光刻胶原本的功能性含氧侧基,既可有效降低光刻胶对EUV光的吸收,又有助于提高对比度,也可提高抗刻蚀性。浙江ArF光刻胶曝光以分子玻璃为成膜树脂制备的光刻胶能够获得较高的分辨率和较低粗糙度的图形。

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除了使用小分子作为金属氧化物配体的光刻胶之外,Gonsalves课题组还报道了一种以聚合物作为配体的体系。他们以甲基丙烯酸配体的HfO2纳米颗粒和带有硫鎓盐的甲基丙烯酸酯为原料,进行自由基聚合反应,使HfO2纳米颗粒的配体变为侧基带有硫鎓盐的聚甲基丙烯酸甲酯,光照后,硫鎓盐变成硫醚,在水性显影液中无法溶解,从而实现负性光刻。金属纳米颗粒一方面作为天线,有助于提高光刻胶的灵敏度;另一方面也可以提高抗刻蚀性。但是该光刻胶未获得分辨率优于40nm的图形,可能是因为该体系与基底的黏附力不佳。

加强光刻胶的机理研究,对新型光刻胶的设计开发、现有光刻技术的改进都是大有裨益的。另外,基础研究也需要贴合产业发展的实际和需求,如含铁、钴的光刻胶,尽管具有较好的光刻效果,但由于铁、钴等元素在硅基底中扩散速度很快,容易造成器件的污染,基本没有可能投入到产业的应用中去。光刻胶的研发和技术水平,能够影响一个国家半导体工业的健康发展。2019年,日本就曾经通过限制EUV光刻胶出口来制约韩国的芯片生产。因此,唯有加强我国自主的光刻胶研发,随着光刻技术的发展,不断开发出新材料、新配方、新工艺,才能保证我国的半导体工业的快速和健康发展。能量(光和热)可以活化光刻胶。

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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。聚合度越小,发生微相分离的尺寸越小,对应的光刻图形越小。华东光聚合型光刻胶溶剂

彩色光刻胶及黑色光刻胶市场也呈现日韩企业主导的格局,国内企业有雅克科技、飞凯材料、彤程新材等。江浙沪光刻胶显示面板材料

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。江浙沪光刻胶显示面板材料

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