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。根据应用领域不同,光刻胶可分为 PCB 光刻胶、LCD 光刻胶和半导体光刻胶,技术门槛逐渐递增。浦东显示面板光刻胶显示面板材料
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。华东i线光刻胶显示面板材料光刻胶下游为印刷电路板、显示面板和电子芯片,广泛应用于消费电子、航空航天等领域。
2008年起,日本大阪府立大学的Okamura课题组利用聚对羟基苯乙烯衍生物来构造非化学放大型光刻胶。他们制备了对羟基苯乙烯单元和含有光敏基团的对磺酰胺苯乙烯单元的共聚物,作为光刻胶的主体材料。光照下,光敏剂产生自由基,使对羟基苯乙烯链之间发生交联反应,可作为EUV负性光刻胶使用。随后,他们又在对羟基苯乙烯高分子上修饰烯烃或炔烃基团,体系中加入多巯基化合物作为交联剂,以及光照下可以产生自由基的引发剂,构建了光引发硫醇-烯烃加成反应体系,该体系同样可以作为EUV负性光刻胶使用。值得指出的是,上述工作使用的对羟基苯乙烯衍生物的分子量均比较小,有助于提高光刻胶的分辨率。由于均为自由基反应,光刻过程的产气量也明显小于一般的光刻胶体系。
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。目前,中国本土光刻胶以PCB用光刻胶为主,平板显示、半导体用光刻胶供应量占比极低。
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。光刻胶达到下游客户要求的技术指标后,还需要进行较长时间验证测试(1-3 年)。华东i线光刻胶显示面板材料
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。浦东显示面板光刻胶显示面板材料
尽管高分子体系一直是前代光刻胶的发展路线,但随着光刻波长进展到EUV阶段,高分子体系的缺点逐渐显露出来。高分子化合物的分子量通常较大,链段容易发生纠缠,因此想要实现高分辨率、低粗糙度的光刻线条,必须降低分子量,从而减少分子体积。随着光刻线条越来越精细,光刻胶的使用者对光刻胶的性能要求也越来越高,其中重要的一条便是光刻胶的质量稳定性。由于高分子合成很难确保分子量分布为1,不同批次合成得到的主体材料都会有不同程度的成分差异,这就使得高分子光刻胶难以低成本地满足关键尺寸均一性等批次稳定性要求。浦东显示面板光刻胶显示面板材料