从光刻设备角度来看,EUV光刻与其他波长光刻关键的两点差异是光源强度和散粒噪声。尽管有多种方式可获得EUV光,商用EUV光刻机使用的是激光激发的等离子体(LPP)发光,其输出功率曾长期是制约EUV光刻技术商用的瓶颈问题;另外,EUV光刻使用的是反射镜成像系统,而非传统的透过折射镜片组,且效率不高。因此在EUV光刻发展的早期,通常都要求EUV光刻胶具有较高的灵敏度。同时,EUV光子能量(约为92eV)远高于以前几代光刻技术光源的光子能量(是193nm光子能量的14.4倍),也就是说,对于同样的曝光能量,光子数目远少于前几代的光刻技术,这就导致散粒噪声增加,从而造成线宽/线边缘粗糙度的升高。而灵敏度过高并不利于克服散粒噪声的影响,所以随着EUV光源功率不断提升,业界对EUV光刻胶的要求从“提高灵敏度”逐渐变为“利用一定程度的灵敏度来降低粗糙度”。光刻胶是一大类具有光敏化学作用的高分子聚合物材料,是转移紫外曝光或电子束曝照图案的媒介。江浙沪彩色光刻胶显示面板材料
2010年,美国英特尔公司的Masson报道了一种含有Co的聚合物光刻胶,由Co2(CO)8与高分子链中的炔烃部分络合反应生成。EUV曝光后,在光酸的作用下发生高分子断链反应,溶解度发生变化,可形成30nm的光刻线条,具有较高的灵敏度,但LER较差。2014年,课题组报道了一种铋化合物,并将其用于极紫外光刻。这种由氯原子或酯键配合的铋寡聚物可在EUV光照后发生分子间交联反应。不过尽管铋的EUV吸收能力很强,但此类配合物的灵敏度并不高,氯配合铋寡聚物能实现分辨率21nm,所需剂量高达120mJ·cm?2。江浙沪i线光刻胶其他助剂光刻胶发展至今已有百年历史,现已用于集成电路、显示、PCB 等领域,是光刻工艺的重要材料。
与金属纳米颗粒和纳米簇不同,金属配合物光刻胶中金属元素含量较低,通常情况下每个光刻胶分子内只有一个或几个金属原子。能够作为纳米颗粒和纳米簇配体的分子比较少,可修饰位点较少;而金属原子的配体种类较多,且容易连接活性基团,因此金属配合物光刻胶的设计更为灵活。但是,由于金属原子含量低,所以金属配合物对EUV光的吸收能力、抗刻蚀能力有可能弱于金属纳米颗粒和纳米簇光刻胶。目前已有多种金属元素的配合物被用于光刻胶,如铋、锑、锌、碲、铂、钯、钴、铁和铬等。
2011年,Whittaker课题组又使用聚砜高分子作为主体材料,制备了链断裂型非化学放大光刻胶。聚砜与聚碳酸酯类似,主链比PMMA更容易断裂,因此该光刻胶的灵敏度更高。但较高的反应活性也降低了其稳定性,因此Whittaker课题组又利用原子转移自由基聚合法(ARTP)制备了一种PMMA-聚砜复合高分子,主链为聚砜,支链为PMMA,呈梳形结构。PMMA的加入增强了光刻图形的完整性,可获得30nm线宽、占空比为1∶1的线条,最高分辨率可达22.5nm,灵敏度可达4~6mJ·cm?2。不过聚砜在曝光时会分解出二氧化硫和烯烃碎片,产气量较大。在平板显示行业;主要使用的光刻胶有彩色及黑色光刻胶、LCD触摸屏用光刻胶、TFT-LCD正性光刻胶等。
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。普陀光刻胶光引发剂
光刻胶的国产化公关正在展开,在面板屏显光刻胶领域,中国已经出现了一批有竞争力的本土企业。江浙沪彩色光刻胶显示面板材料
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。江浙沪彩色光刻胶显示面板材料