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。其中集成电路和LCD是光刻胶的两大主要应用领域。浦东LCD触摸屏用光刻胶树脂
热压法能够有效增大光刻胶光栅的占宽比你,工艺简单、可靠,无需昂贵设备、成本低,获得的光栅质量高、均匀性好。将该方法应用到大宽度比的硅光栅的制作工艺中,硅光栅线条的高度比达到了12.6,氮化硅光栅掩模的占宽比更是高达0.72,光栅质量很高,线条粗细均匀、边缘光滑。值得注意的是,热压法通过直接展宽光刻胶光栅线条来增大占宽比,可以集成到全息光刻-离子束刻蚀等光栅制作工艺中,为光栅衍射效率的调节与均匀性修正提供了新思路。浦东光刻胶光引发剂光刻胶行业长年被日本和美国专业公司垄断。
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。
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。科研比较常见的i线光刻正胶,可以形成5-20um的胶厚,有优异的分辨率和加工稳定性。
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。目前,我国光刻胶自给率较低,生产也主要集中在中低端产品,国产替代的空间广阔。苏州ArF光刻胶印刷电路板
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。浦东LCD触摸屏用光刻胶树脂
KrF光刻时期,与ESCAP同期发展起来的还有具有低活化能的酸致脱保护基团的光刻胶,业界通称低活化能胶或低温胶。与ESCAP相比,低活化能胶无需高温后烘,曝光能量宽裕度较高,起初由日本的和光公司和信越公司开发,1993年,IBM公司的Lee等也研发了相同机理的光刻胶KRS系列,商品化版本由日本的JSR公司生产。其结构通常为缩醛基团部分保护的对羟基苯乙烯,反应机理如图12所示。2004年,IBM公司的Wallraff等利用电子束光刻比较了KRS光刻胶和ESCAP在50nm线宽以下的光刻性能,预示了其在EUV光刻中应用的可能性。浦东LCD触摸屏用光刻胶树脂