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

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。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。半导体光刻胶曝光

考虑到杯芳烃化合物的诸多优点,2006年,Ober课题组将其酚羟基用t-Boc基团部分保护,制备了可在EUV光下实现曝光的化学放大型光刻胶,获得了50nm线宽、占空比为1∶2的光刻线条和40nm线宽的“L”形光刻图形,与非化学放大型杯芳烃光刻胶相比,灵敏度提高。随后Ober课题组又发展了一系列具有杯芳烃结构的单分子树脂光刻胶,研究了活性基团的数量、非活性基团的种类和数量对玻璃化转变温度、成膜性及光刻性能的影响,并开发了其超临界CO2显影工艺。此外,日本三菱瓦斯化学的Echigo等利用乙氧基作为酚羟基的保护基团,制备的杯芳烃化合物可在17.5mJ·cm-2剂量下实现26nm线宽的EUV光刻图形。浙江光分解型光刻胶树脂按显示效果分类:光刻胶可分为正性光刻胶和负性光刻胶。

为了解决EUV光刻面临的新问题,适应EUV光刻的新特点,几大类主体材料相继应用于EUV光刻的实践之中,常用的策略如下。1)提高灵敏度:引入对EUV吸收截面大的元素,使用活化能更低的反应基团和量子效率更高的光敏剂,应用化学放大机理;2)提高分辨率:减小化合物的体积(即降低化合物的分子量),增强光刻胶对基底的黏附力和本身的刚性;3)降低粗糙度:减小化合物的体积或纳米颗粒的尺寸,减少活性物种在体系内部的扩散,降低光刻胶的灵敏度;4)提高对比度:降低光刻胶主体材料对光的吸收;5)提高抗刻蚀性:引入金属元素或芳香结构;6)提高成膜性能:引入非对称、非平面的柔性基团以防止结晶。

灵敏度即光刻胶上产生一个良好的图形所需一定波长光的较小能量值(或较小曝光量)。单位:毫焦/平方厘米或mJ/cm2。光刻胶的敏感性对于波长更短的深紫外光(DUV)、极深紫外光(EUV)等尤为重要  。负胶通常需5~15 s时间曝光,正胶较慢,其曝光时间为负胶的3~4倍  。灵敏度反映了光刻胶材料对某种波长的光的反应程度。不同的光刻胶对于不同的波长的光是有选择性的。比如248 nm波长光刻胶的成膜树脂中存在苯环结构,对193 nm波长的光具有很强的吸收作用,即对193 nm波长的光是不透明的,因此193 nm光刻胶必须改变树脂主体。同时,高的产出要求短的曝光时间,对光刻胶的灵敏度要求也越来越高。通常以曝光剂量作为衡量光刻胶灵敏度的指标,曝光剂量值越小,光刻胶的灵敏度越高。i线光刻胶材料曝光剂量在数百mJ/cm2左右,而KrF和ArF的光刻胶材料,其曝光剂量则在30和20 mJ/cm2左右 。灵敏度可以体现于光刻胶的对比度曲线上。光刻胶下游为印刷电路板、显示面板和电子芯片,广泛应用于消费电子、航空航天等领域。

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。光刻胶也称为光致抗蚀剂,是一种光敏材料,受到光照后特性会发生改变,主要应用于电子工业和印刷工业领域。光交联型光刻胶显示面板材料

高壁垒和高价值量是光刻胶的典型特征。光刻胶属于技术和资本密集型行业,全球供应市场高度集中。半导体光刻胶曝光

根据不同原子对 EUV 光的吸收截面可知,硅原子和硼原子对EUV光的吸收较弱,有助于提高光刻胶薄膜的透明度,从而提高光刻胶的对比度,同时还可增加光刻胶的抗刻蚀性。HSQ在吸收光子(或电子)后,硅-氢键断裂,与水分子反应生成硅醇,两个硅醇之间又生成硅-氧-硅键,交联形成无法溶解在TMAH显影液中的网状结构。HSQ广泛应用于电子束光刻中,也可用于EUV光刻。2005年,美国威斯康星大学的Nealey等率先将HSQ用于EUV光刻,得到了线宽为26.4nm、LER为5.1nm的光刻线条。随后,瑞士光源的Solak课题组利用HSQ制备出了20nm的L/S密集线条,并通过工艺调整获得了优于PMMA光刻胶的灵敏度。半导体光刻胶曝光

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