离子束光刻技术可分为聚焦离子束光刻、离子束投影式光刻。聚焦离子束光刻用途较多,常以镓离子修补传统及相位转移掩膜板;离子束投影式光刻主要使用150 keV的H+、H2+、H3+、He+,以镂空式模板,缩小投影(4~5倍) 。离子束光刻与电子束直写光刻技术类似,不需要掩膜板,应用高能离子束直写。离子束的散射没有电子束那么强,因此具有更好的分辨率。液态金属离子源为较简单的曝光源:在钨针或钼针的顶端附上镓或金硅合金,加热融化后经由外层为液态金属表面产生的场使离子发射,其发射面积很小(<10 nm),因此利用离子光学系统可较容易地将发射的离子聚焦成细微离子束,从而进行高分辨率的离子束曝光。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。浙江光交联型光刻胶单体
浸没光刻:在与浸没光刻相对的干法光刻中,光刻透镜与光刻胶之间是空气。光刻胶直接吸收光源发出的紫外辐射并发生光化学反应。在浸没光刻中,光刻镜头与光刻胶之间是特定液体。这些液体可以是纯水也可以是别的化合物液体。光刻光源发出的辐射经过这些液体的时候发生了折射,波长变短。这样,在不改变光源的前提条件下,更短波长的紫外光被投影光刻胶上,提高了光刻加工的分辨率。双重光刻:双重光刻的意思是通过两次光刻使得加工分辨率翻倍。实现这个目的的一种方法是在开始光刻过后平移同一个光罩进行第二次光刻,以提高加工分辨率。下图右展示了这样一个过程。下图右中双重光刻子进行了两次涂胶,两次光刻和两次刻蚀。随着光刻胶技术的进步,只需要一次涂胶,两次光刻和一次刻蚀的双重光刻工艺也成为可能。浙江光交联型光刻胶单体光刻胶是集成电路制造的重要材料:光刻胶的质量和性能是影响集成电路性能、成品率及可靠性的关键因素。
环化橡胶型光刻胶:属于聚烃类——双叠氮系光刻胶。这种胶是将天然橡胶溶解后,用环化剂环化制备而成的。一般来说,橡胶具有较好的耐腐蚀性,但是它的感光活性很差。橡胶的分子量在数十万以上,因此溶解性甚低,无论在光刻胶的配制还是显影过程中都有很大困难。因此无法直接采用橡胶为原料配制光刻胶。这一类光刻胶的重要组成部分为交联剂,又称架桥剂,可以起到光化学固化作用,依赖于带有双感光性官能团的交联剂参加反应,交联剂曝光后产生双自由基,它和聚烃类树脂相作用,在聚合物分子链之间形成桥键,变为三维结构的不溶性物质。
光刻胶的技术壁垒包括配方技术,质量控制技术和原材料技术。配方技术是光刻胶实现功能的要点,质量控制技术能够保证光刻胶性能的稳定性而较好的原材料则是光刻胶性能的基础。配方技术:由于光刻胶的下游用户是IC芯片和FPD面板制造商,不同的客户会有不同的应用需求,同一个客户也有不同的光刻应用需求。一般一块半导体芯片在制造过程中需要进行10-50道光刻过程,由于基板不同、分辨率要求不同、蚀刻方式不同等,不同的光刻过程对光刻胶的具体要求也不一样,即使类似的光刻过程,不同的厂商也会有不同的要求。针对以上不同的应用需求,光刻胶的品种非常多,这些差异主要通过调整光刻胶的配方来实现。因此,通过调整光刻胶的配方,满足差异化的应用需求,是光刻胶制造商重要的技术。氧化物型光刻胶:这种类型的光刻胶由氧化硅或其他窄带隙材料制成。在制造高质量微电子设备时非常有用。
此外,光刻胶也可以用于液晶平板显示等较大面积电子产品的制作。90年代后半期,遵从摩尔定律的指引,半导体制程工艺尺寸开始缩小到0.35um(350nm)以下,因而开始要求更高分辨率的光刻技术。深紫外光由于波长更短,衍射作用小,所以可以用于更高分辨率的光刻光源。随着 KrF、ArF等稀有气体卤化物准分子激发态激光光源研究的发展,248nm(KrF)、193nnm(ArF)的光刻光源技术开始成熟并投入实际使用。然而,由于 DQN 体系光刻胶对深紫外光波段的强烈吸收效应,KrF和ArF作为光刻气体产生的射光无法穿透DQN光刻胶,这意味着光刻分辨率会受到严重影响。因此深紫外光刻胶采取了与i-line和g-line光刻胶完全不同的技术体系,这种技术体系被称为化学放大光阻体系(Chemically Amplified Resist, CAR)。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。华东光聚合型光刻胶光引发剂
从化学组成来看,金属氧化物光刻胶主要为稀土和过渡金属有机化合物。浙江光交联型光刻胶单体
伴随全球半导体产业东移,加上我国持续增长的下游需求和政策支持力度。同时,国内晶圆厂进入投产高峰期,由于半导体光刻胶与下游晶圆厂具有伴生性特点,国内光刻胶厂商将直接受益于晶圆厂制造产能的大幅扩张。当前我国光刻胶与全球先进水平有近40年的差距,半导体国产化的大趋势下,国内企业有望逐步突破与国内集成电路制造工艺相匹配的光刻胶,所以必须要对光刻胶足够的重视,不断向日本和欧美等发达国家学习,努力开发出性能优异的国产光刻胶,使我国在未来的市场中占据一席之地。浙江光交联型光刻胶单体