与EUV光源相比,UV光源更容易实现较高的功率;但UV曝光不能满足分辨线条的形成条件。因此PSCAR实际上是利用EUV曝光形成图案,再用UV曝光增加光反应的程度,从而实现提高EUV曝光灵敏度的效果。在起初的PSCAR体系基础之上,Tagawa课题组还开展了一系列相关研究,并通过在体系中引入对EUV光敏感的光可分解碱,开发出了PSCAR1.5,引入对UV光敏感的光可分解碱,开发出了PSCAR2.0。光可分解碱的引入可以减少酸扩散,使PSCAR光刻胶体系的对比度提高,粗糙度降低,也进一步提高了光刻胶的灵敏度。在集成电路制造领域,如果说光刻机是推动制程技术进步的“引擎”,光刻胶就是这部“引擎”的“燃料”。华东湿膜光刻胶印刷电路板
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。显示面板光刻胶集成电路材料光刻胶市场 ArF 与 KrF 占据主流,EUV 增长较快。
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。
除了锡氧纳米簇之外,近年来以锌元素为中心的纳米簇也用于了EUV光刻。第一种锌氧纳米簇光刻胶由法国上阿尔萨斯大学的Soppera课题组在2016年报道。曝光后,锌氧纳米簇发生交联聚集,在曝光区域形成金属-氧-金属网状结构,从而实现负性光刻。随后,Xu等借鉴了这一结构,制备了3-甲基苯基修饰的Zn-mTA,将其用作EUV光刻胶。光致产酸剂产生的酸引发Zn-mTA纳米簇的配体交换,从而改变纳米簇表面的电荷分布,减弱了其在非极性溶剂中的溶解性,实现负性光刻。Zn-mTA呈现出良好的溶解性、成膜均一性,可以在47mJ·cm−2的剂量下获得15nm的光刻线条。由于Zn-mTA具有更小的尺寸和更窄的尺寸分布,因此可以获得比金属氧化物纳米颗粒光刻胶更高的分辨率。按照化学结构分类:光刻胶可以分为光聚合型,光分解型,光交联型和化学放大型。
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。国内光刻胶市场增速远高于全球,国内企业投入加大,未来有望实现技术赶超。浙江ArF光刻胶显示面板材料
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。华东湿膜光刻胶印刷电路板
2005年,IBM公司的Naulleau等利用MET@ALS评测了KRS光刻胶的EUV性能,可获得线宽35nm、占空比1∶1的图案和线宽28.3nm、占空比1∶4的图案(图13。不过,KRS在曝光过程中需要有少量的水参与,因此其曝光设备中需要引入水蒸气。由于EUV光刻需要在高真空环境中进行,任何气体的引入都会导致真空环境的破坏、光路和掩模版的污染,所以尽管KRS呈现出比MET-1K更高的分辨率,但依然未能广泛应用于EUV光刻技术中。上述化学放大光刻胶基本沿用了KrF光刻胶的材料,随着EUV光刻技术的不断进展,旧材料已不能满足需求。华东湿膜光刻胶印刷电路板