由于EUV光刻胶膜较薄,通常小于100nm,对于精细的线条,甚至不足50nm,因此光刻胶顶部与底部的光强差异便显得不那么重要了。而很长一段时间以来,限制EUV光刻胶发展的都是光源功率太低,因此研发人员开始反过来选用对EUV光吸收更强的元素来构建光刻胶主体材料。于是,一系列含有金属的EUV光刻胶得到了发展,其中含金属纳米颗粒光刻胶是其中的典型。2010年,Ober课题组和Giannelis课题组首度报道了基于HfO2的金属纳米颗粒光刻胶,并研究了其作为193nm光刻胶和电子束光刻胶的可能性。随后,他们将这一体系用于EUV光刻,并将氧化物种类拓宽至ZrO2。他们以异丙醇铪(或锆)和甲基丙烯酸(MAA)为原料,通过溶胶-凝胶法制备了稳定的粒径在2~3nm的核-壳结构纳米颗粒。纳米颗粒以HfO2或ZrO2为核,具有很高的抗刻蚀性和对EUV光的吸收能力;而有机酸壳层不但是光刻胶曝光前后溶解度改变的关键,还能使纳米颗粒稳定地分散于溶剂之中,确保光刻胶的成膜性。ZrO2-MAA纳米材料加入自由基引发剂后可实现负性光刻,在4.2mJ·cm?2的剂量下获得22nm宽的线条;而加入光致产酸剂曝光并后烘,利用TMAH显影则可实现正性光刻。到2013年国内光刻胶需求总量已达到5700吨,销售额约为17亿元人民币(2.7亿美元)。浦东PCB光刻胶曝光
与EUV光源相比,UV光源更容易实现较高的功率;但UV曝光不能满足分辨线条的形成条件。因此PSCAR实际上是利用EUV曝光形成图案,再用UV曝光增加光反应的程度,从而实现提高EUV曝光灵敏度的效果。在起初的PSCAR体系基础之上,Tagawa课题组还开展了一系列相关研究,并通过在体系中引入对EUV光敏感的光可分解碱,开发出了PSCAR1.5,引入对UV光敏感的光可分解碱,开发出了PSCAR2.0。光可分解碱的引入可以减少酸扩散,使PSCAR光刻胶体系的对比度提高,粗糙度降低,也进一步提高了光刻胶的灵敏度。嘉定g线光刻胶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。
2014年,Gonsalves课题组在侧基连接硫鎓盐的高分子光刻胶基础之上,制备了一种侧基含有二茂铁基团高分子光刻胶。其反应机理与不含二茂铁的光刻胶类似,但二茂铁的引入增强了光刻胶的热稳定性和灵敏度,可实现25nm线宽的曝光。2015年,课题组报道了一系列钯和铂的配合物,用于正性EUV曝光。配合物中包括极性较大的草酸根配体,也有极性较小的1,1-双(二苯基膦)甲烷或1,2-二(二苯基膦)乙烷配体。EUV曝光后,草酸根分解形成二氧化碳或一氧化碳,配体只剩下低极性部分,从而可以用低极性的显影液洗脱;未曝光区域由于草酸根的存在,无法溶于显影液,实现正性曝光。这一系列配合物中,灵敏度较高的化合物为1,2-二(二苯基膦)乙烷配草酸钯,可以在50mJ·cm?2的剂量下得到30nm的线宽。
小分子的分子量通常小于聚合物,体积也小于聚合物,相对容易实现高分辨率、低粗糙度的图案;而且制备工艺通常为多步骤的有机合成,容易控制纯度,可以解决高分子材料面临的质量稳定性问题。与高分子材料相比,小分子材料的缺点是难以配制黏度较高的溶液,从而难以实现厚膜样品的制备。但自从ArF光刻工艺以来,光刻胶膜的厚度已经在200nm以下,小分子材料完全可以满足要求。作为光刻胶主体材料的小分子应满足光刻胶的成膜要求,即可以在基底表面形成均一的、各向同性的薄膜,而不能发生结晶过程。因此此类小分子没有熔点,而是与高分子类似,存在玻璃态到高弹态或黏流态的转变,所以早期的文献中通常称这种材料为“分子玻璃”;而依据此类材料的化学本质,即由单一结构的分子组成,称其为“单分子树脂”更加合理。此外,单分子树脂材料还应该具有较高的玻璃化转变温度和热稳定性,以满足光刻胶的前烘和后烘需求。所有用来喷洒光刻胶的设备要求尽可能洁净,光刻胶管需要定期清洗。
2005 年起,Gonsalves 课题组将阳离子基团(硫鎓盐等)修饰的甲基丙烯酸酯与其他光刻胶单体共聚,制备了一系列侧基连接光致产酸剂的光刻胶,聚合物中金刚烷基团的引入可以有效提升抗刻蚀性。这类材料与主体材料和产酸剂简单共混的配方相比,呈现出更高的灵敏度和对比度。2009年起,Thackeray等则将阴离子基团连接在高分子主链上,通过EUV曝光可以得到的光刻图形分辨率为22nm光刻图形,其对应的灵敏度和线边缘粗糙度分别为12mJ·cm?2和4.2nm。2011年,日本富士胶片的Tamaoki等也报道了一系列对羟基苯乙烯型主链键合光致产酸剂的高分子光刻胶,并研究了不同产酸剂基团、高分子组成对分辨率、灵敏度和粗糙度的影响,最高分辨率可达17.5nm。光刻胶又称光致抗蚀剂,是一种对光敏感的混合液体。浙江g线光刻胶显影
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。浦东PCB光刻胶曝光
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。浦东PCB光刻胶曝光