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。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。浙江半导体光刻胶光引发剂
除了枝状分子之外,环状单分子树脂近年来也得到了迅速发展。这些单分子树脂的环状结构降低了分子的柔性,从而通常具有较高的玻璃化转变温度和热化学稳定性。由于构象较多,此类分子也难以结晶,往往具有很好的成膜性。起初将杯芳烃应用于光刻的是东京科技大学的Ueda课题组,2002年起,他们报道了具有间苯二酚结构的杯芳烃在365nm光刻中的应用。2007年,瑞士光源的Solak等利用对氯甲氧基杯芳烃获得了线宽12.5nm、占空比1∶1的密集线条,但由于为非化学放大光刻胶,曝光机理为分子结构被破坏,灵敏度较差,为PMMA的1/5。光交联型光刻胶按曝光波长可分为紫外光刻胶、深紫外光刻胶、极紫外光刻胶、电子束光刻胶、离子束光刻胶、X射线光刻胶等。
全息光刻-单晶硅各向异性湿法刻蚀是制作大高度比硅光栅的一种重要且常用的方法,全息光刻用来产生光刻胶光栅图形,单晶硅各向异性湿法刻蚀将图形转移到硅基底中形成硅光栅。这种方法制作的硅光栅质量非常高,侧壁可以达到原子级光滑,光栅线条的高度比可以高达160。但由于单晶硅各向异性湿法刻蚀在垂直向下刻蚀的同时存在着横向钻蚀,所以要获得大高度比的硅光栅,光刻胶光栅图形的占宽比要足够大,且越大越好。占宽比越大,单晶硅各向异性湿法刻蚀的工艺宽容度越大,成功率越高,光栅质量越好。
更高的分辨率和抗刻蚀性,合适的灵敏度,更低的粗糙度,依然是研发人员需要继续努力的目标。随着3nm乃至2nm技术节点已经进入半导体工业发展的日程表,实现相应线宽的光刻技术和光刻胶也应该早日成熟。台积电在5nm制程中已经用到了多达14层的EUV光刻,3nm制程对EUV光刻的需求量显然只会更多,要求也只会更高。此外,EUV光刻过程中也有许多机理问题尚需进一步明确,尤其是起步较晚的有机-无机杂化光刻胶,现有光刻机理报道之间常常见到矛盾的论述。按显示效果分类:光刻胶可分为正性光刻胶和负性光刻胶。
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。亚甲基双苯醚型光刻胶:这种类型的光刻胶适用于制造精度较低的电路元件。上海湿膜光刻胶印刷电路板
光刻胶通常是以薄膜形式均匀覆盖于基材表面。浙江半导体光刻胶光引发剂
1983年,Joy以PMMA作为模型化合物,利用蒙特卡罗方法计算了EUV光刻的空间分辨率。1989年,Kurihara课题组利用PMMA评测了光学器件,并测试了EUV光对PMMA膜的透过性。1990年,Windt课题组利用14nmEUV光对PMMA光刻胶进行光刻,获得了50nm的线条。2001~2004年,Bokor课题组利用PMMA光刻胶、Shipley公司早期工具光刻胶EUV-2D先后评测了其自制的EUV光刻设备和美国光源的EUV光刻线站的性能。可见,在EUV光技术发展早期,PMMA光刻胶对EUV光刻设备的调试、测试起了重要作用。但是PMMA的曝光机理不涉及化学放大过程,因此其灵敏度较差,而早期制约EUV光刻技术发展的瓶颈问题之一便是曝光光源功率很小,因而以PMMA为主的非化学放大型光刻胶一度被化学放大型光刻胶取代。浙江半导体光刻胶光引发剂