正性光刻胶,树脂是一种叫做线性酚醛树脂的酚醛甲醛,提供光刻胶的粘附性、化学抗蚀性,当没有溶解抑制剂存在时,线性酚醛树脂会溶解在显影液中;感光剂是光敏化合物(PAC,Photo Active Compound),常见的是重氮萘醌(DNQ),在曝光前,DNQ 是一种强烈的溶解抑制剂,降低树脂的溶解速度。在紫外曝光后,DNQ 在光刻胶中化学分解,成为溶解度增强剂,大幅提高显影液中的溶解度因子至100或者更高。这种曝光反应会在 DNQ 中产生羧酸,它在显影液中溶解度很高。正性光刻胶具有很好的对比度,所以生成的图形具有良好的分辨率。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。上海化学放大型光刻胶光引发剂
2014年,印度理工学院曼迪分校的Gonsalves课题组将硫鎓离子连接在高分子侧基上,构造了一系列非化学放大光刻胶。该光刻胶主链为聚甲基丙烯酸甲酯,侧基连接二甲基苯基硫鎓盐作为光敏基团,甲基作为惰性基团,咔唑或苯甲酸作为增黏基团。二甲基苯基硫鎓盐通常用来作为化学放大光刻胶的光致产酸剂,Gonsalves课题组也曾利用此策略构建了化学放大光刻胶体系,研发人员利用EUV光照后硫鎓离子转变为硫醚、从而溶解性发生改变的性质,将其用作非化学放大型负性光刻胶。利用碱性水性显影液可将未曝光区域洗脱,而曝光区域无法洗脱。硫离子对EUV光的吸收比碳和氢要强,因此可获得较高的灵敏度,并可得到20nm线宽、占空比为1∶1的光刻图案。嘉定ArF光刻胶单体光刻胶所属的微电子化学品是电子行业与化工行业交叉的领域,是典型的技术密集行业。
2005年,研究人员利用美国光源的高数值孔径微观曝光工具评价了RohmandHaas公司研发的新型ESCAP光刻胶MET-1K,并将其与先前的EUV-2D光刻胶相比较。与EUV-2D相比,MET-1K添加了更多的防酸扩散剂。使用0.3NA的EUV曝光工具,在90~50nm区间,EUV-2D和MET-1K的图形质量都比较好;但当线宽小于50nm时,EUV-2D出现明显的线条坍塌现象,而MET-1K则直到35nm线宽都能保持线条完整。在45nm线宽时,MET-1K仍能获得较好的粗糙度,LER达到6.3nm。可见MET-1K的光刻性能要优于EUV-2D。从此,MET-1K逐渐代替EUV-2D,成为新的EUV光刻设备测试用光刻胶。
无论是高分子型光刻胶,还是单分子树脂型光刻胶,都难以解决EUV光吸收和抗刻蚀性两大难题。光刻胶对EUV吸收能力的要求曾随着EUV光刻技术的进展而发生改变,而由于EUV光的吸收只与原子有关,因而无论是要透过性更好,还是要吸收更强,只通过纯有机物的分子设计是不够的。若想降低吸收,则需引入低吸收原子;若想提高吸收,则需引入高吸收原子。此外,由于EUV光刻胶膜越来越薄,对光刻胶的抗刻蚀能力要求也越来越高,而无机原子的引入可以增强光刻胶的抗刻蚀能力。于是针对EUV光刻,研发人员设计并制备了一大批有机-无机杂化型光刻胶。这类光刻胶既保留了高分子及单分子树脂光刻胶的设计灵活性和较好的成膜性,又可以调节光刻胶的EUV吸收能力,增强抗刻蚀性。根据应用领域不同,光刻胶可分为 PCB 光刻胶、LCD 光刻胶和半导体光刻胶,技术门槛逐渐递增。
尽管高分子体系一直是前代光刻胶的发展路线,但随着光刻波长进展到EUV阶段,高分子体系的缺点逐渐显露出来。高分子化合物的分子量通常较大,链段容易发生纠缠,因此想要实现高分辨率、低粗糙度的光刻线条,必须降低分子量,从而减少分子体积。随着光刻线条越来越精细,光刻胶的使用者对光刻胶的性能要求也越来越高,其中重要的一条便是光刻胶的质量稳定性。由于高分子合成很难确保分子量分布为1,不同批次合成得到的主体材料都会有不同程度的成分差异,这就使得高分子光刻胶难以低成本地满足关键尺寸均一性等批次稳定性要求。目前,中国本土光刻胶以PCB用光刻胶为主,平板显示、半导体用光刻胶供应量占比极低。昆山黑色光刻胶单体
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。上海化学放大型光刻胶光引发剂
感光树脂经光照后,在曝光区能很快地发生光固化反应,使得这种材料的物理性能,特别是溶解性、亲合性等发生明显变化。经适当的溶剂处理,溶去可溶性部分,得到所需图像(见图光致抗蚀剂成像制版过程)。光刻胶用于印刷电路和集成电路的制造以及印刷制版等过程。光刻胶的技术复杂,品种较多。根据其化学反应机理和显影原理,可分负性胶和正性胶两类。光照后形成不可溶物质的是负性胶;反之,对某些溶剂是不可溶的,经光照后变成可溶物质的即为正性胶。利用这种性能,将光刻胶作涂层,就能在硅片表面刻蚀所需的电路图形。上海化学放大型光刻胶光引发剂