在EUV圖形曝光工序中,光致產(chǎn)酸劑產(chǎn)生光酸,這些光酸一方面可以與光刻膠主體材料的離去基團反應(yīng),另一方面也可使光敏劑前體變?yōu)楣饷魟?。EUV曝光結(jié)束后,曝光區(qū)域富集了大量的光敏劑。再進行UV整片曝光,此時,只有富集了光敏劑的區(qū)域可以吸收UV光,光敏劑作為天線,使膠膜中的光致產(chǎn)酸劑繼續(xù)產(chǎn)生光酸;與之相對地,EUV曝光過程中未曝光區(qū)域由于有對UV光透明的光敏劑前體,對UV光同樣沒有吸收的光致產(chǎn)酸劑無法形成光酸,進而無法發(fā)生光化學反應(yīng)。接著,需像其他的化學放大光刻膠一樣,進行后烘、顯影即可得到光刻圖形。根據(jù)應(yīng)用領(lǐng)域不同,光刻膠可分為 PCB 光刻膠、LCD 光刻膠和半導(dǎo)體光刻膠,技術(shù)門檻逐漸遞增。浦東顯示面板光刻膠顯示面板材料
全息光刻-單晶硅各向異性濕法刻蝕是制作大高度比硅光柵的一種重要且常用的方法,全息光刻用來產(chǎn)生光刻膠光柵圖形,單晶硅各向異性濕法刻蝕將圖形轉(zhuǎn)移到硅基底中形成硅光柵。這種方法制作的硅光柵質(zhì)量非常高,側(cè)壁可以達到原子級光滑,光柵線條的高度比可以高達160。但由于單晶硅各向異性濕法刻蝕在垂直向下刻蝕的同時存在著橫向鉆蝕,所以要獲得大高度比的硅光柵,光刻膠光柵圖形的占寬比要足夠大,且越大越好。占寬比越大,單晶硅各向異性濕法刻蝕的工藝寬容度越大,成功率越高,光柵質(zhì)量越好。華東i線光刻膠顯示面板材料光刻膠下游為印刷電路板、顯示面板和電子芯片,廣泛應(yīng)用于消費電子、航空航天等領(lǐng)域。
2008年起,日本大阪府立大學的Okamura課題組利用聚對羥基苯乙烯衍生物來構(gòu)造非化學放大型光刻膠。他們制備了對羥基苯乙烯單元和含有光敏基團的對磺酰胺苯乙烯單元的共聚物,作為光刻膠的主體材料。光照下,光敏劑產(chǎn)生自由基,使對羥基苯乙烯鏈之間發(fā)生交聯(lián)反應(yīng),可作為EUV負性光刻膠使用。隨后,他們又在對羥基苯乙烯高分子上修飾烯烴或炔烴基團,體系中加入多巰基化合物作為交聯(lián)劑,以及光照下可以產(chǎn)生自由基的引發(fā)劑,構(gòu)建了光引發(fā)硫醇-烯烴加成反應(yīng)體系,該體系同樣可以作為EUV負性光刻膠使用。值得指出的是,上述工作使用的對羥基苯乙烯衍生物的分子量均比較小,有助于提高光刻膠的分辨率。由于均為自由基反應(yīng),光刻過程的產(chǎn)氣量也明顯小于一般的光刻膠體系。
2010年,美國英特爾公司的Masson報道了一種含有Co的聚合物光刻膠,由Co2(CO)8與高分子鏈中的炔烴部分絡(luò)合反應(yīng)生成。EUV曝光后,在光酸的作用下發(fā)生高分子斷鏈反應(yīng),溶解度發(fā)生變化,可形成30nm的光刻線條,具有較高的靈敏度,但LER較差。2014年,課題組報道了一種鉍化合物,并將其用于極紫外光刻。這種由氯原子或酯鍵配合的鉍寡聚物可在EUV光照后發(fā)生分子間交聯(lián)反應(yīng)。不過盡管鉍的EUV吸收能力很強,但此類配合物的靈敏度并不高,氯配合鉍寡聚物能實現(xiàn)分辨率21nm,所需劑量高達120mJ·cm?2。目前,中國本土光刻膠以PCB用光刻膠為主,平板顯示、半導(dǎo)體用光刻膠供應(yīng)量占比極低。
除了枝狀分子之外,環(huán)狀單分子樹脂近年來也得到了迅速發(fā)展。這些單分子樹脂的環(huán)狀結(jié)構(gòu)降低了分子的柔性,從而通常具有較高的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度和熱化學穩(wěn)定性。由于構(gòu)象較多,此類分子也難以結(jié)晶,往往具有很好的成膜性。起初將杯芳烴應(yīng)用于光刻的是東京科技大學的Ueda課題組,2002年起,他們報道了具有間苯二酚結(jié)構(gòu)的杯芳烴在365nm光刻中的應(yīng)用。2007年,瑞士光源的Solak等利用對氯甲氧基杯芳烴獲得了線寬12.5nm、占空比1∶1的密集線條,但由于為非化學放大光刻膠,曝光機理為分子結(jié)構(gòu)被破壞,靈敏度較差,為PMMA的1/5。光刻膠達到下游客戶要求的技術(shù)指標后,還需要進行較長時間驗證測試(1-3 年)。華東i線光刻膠顯示面板材料
光刻膠發(fā)展至今已有百年歷史,現(xiàn)已用于集成電路、顯示、PCB 等領(lǐng)域,是光刻工藝的重要材料。浦東顯示面板光刻膠顯示面板材料
盡管高分子體系一直是前代光刻膠的發(fā)展路線,但隨著光刻波長進展到EUV階段,高分子體系的缺點逐漸顯露出來。高分子化合物的分子量通常較大,鏈段容易發(fā)生糾纏,因此想要實現(xiàn)高分辨率、低粗糙度的光刻線條,必須降低分子量,從而減少分子體積。隨著光刻線條越來越精細,光刻膠的使用者對光刻膠的性能要求也越來越高,其中重要的一條便是光刻膠的質(zhì)量穩(wěn)定性。由于高分子合成很難確保分子量分布為1,不同批次合成得到的主體材料都會有不同程度的成分差異,這就使得高分子光刻膠難以低成本地滿足關(guān)鍵尺寸均一性等批次穩(wěn)定性要求。浦東顯示面板光刻膠顯示面板材料