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。光刻胶行业长年被日本和美国专业公司垄断。上海负性光刻胶集成电路材料
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。江苏负性光刻胶光致抗蚀剂产品纯度、金属离子杂质控制等也是光刻胶生产工艺中需面临的技术难关,光刻胶纯度不足会导致芯片良率下降。
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。
在EUV图形曝光工序中,光致产酸剂产生光酸,这些光酸一方面可以与光刻胶主体材料的离去基团反应,另一方面也可使光敏剂前体变为光敏剂。EUV曝光结束后,曝光区域富集了大量的光敏剂。再进行UV整片曝光,此时,只有富集了光敏剂的区域可以吸收UV光,光敏剂作为天线,使胶膜中的光致产酸剂继续产生光酸;与之相对地,EUV曝光过程中未曝光区域由于有对UV光透明的光敏剂前体,对UV光同样没有吸收的光致产酸剂无法形成光酸,进而无法发生光化学反应。接着,需像其他的化学放大光刻胶一样,进行后烘、显影即可得到光刻图形。国内光刻胶市场规模约88亿人民币。
除了单分子树脂光刻胶以外,两个课题组也针对有机-无机杂化型光刻胶开展了研究。杨国强课题组以金属Zn、Fe等作为主要材料,设计了金属卟啉型和金属二茂型光刻胶。该结构将金属和酸敏保护基团融合在一起,同时具备EUV吸收能力强和酸放大的优势,以期解决无机金属配合物光刻胶灵敏度差的问题。李嫕课题组则开发了一系列二氧化铈等金属氧化物纳米颗粒光刻胶。制造工艺,经历了几十年的历史,这期间EUV光刻胶也在不断发展,从20世纪70年代的PMMA,到如今的多种材料研发。然而,由于EUV光子能量很高,EUV研究设备价格昂贵,即便在EUV光刻胶已经在商业使用,尚有诸多科学与技术问题有待解决。光刻胶必须在存储和处理中受到保护。LCD触摸屏用光刻胶光致抗蚀剂
中国光刻胶市场规模约88亿人民币。上海负性光刻胶集成电路材料
光刻胶的两大主要研究小组:杨国强课题组和李嫕课题组,分别设计并制备了双酚A型和螺双芴型的单分子树脂化学放大光刻胶,前者可通过调节离去基团的数量来改变光刻胶的灵敏度,后者则通过螺双芴结构降低材料的结晶性,提高了成膜性性能。两种光刻胶都可以实现小于25nm线宽的光刻线条。随后,杨国强课题组还报道了一种可作为负性光刻胶的双酚A单分子树脂光刻胶,该分子中具有未经保护的酚羟基,在光酸的作用下可以与交联剂四甲氧基甲基甘脲反应形成交联网状结构,从而无法被碱性显影液洗脱,可在电子束光刻下实现80nm以下的线条,在EUV光刻中有潜在的应用。此外,两个课题组还分别就两个系列光刻胶的产气情况开展研究。上海负性光刻胶集成电路材料