2010年,美國英特爾公司的Masson報(bào)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(bào)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(qiáng),但此類配合物的靈敏度并不高,氯配合鉍寡聚物能實(shí)現(xiàn)分辨率21nm,所需劑量高達(dá)120mJ·cm?2。光刻膠行業(yè)的上下游合作處于互相依存的關(guān)系,市場(chǎng)新進(jìn)入者很難與現(xiàn)有企業(yè)競(jìng)爭,簽約新客戶的難度高。嘉定光刻膠樹脂
近年來,隨著EUV光源功率提高,制約EUV光刻膠發(fā)展的瓶頸已經(jīng)從靈敏度變?yōu)榇植诙?。化學(xué)放大光刻膠涉及酸擴(kuò)散過程,會(huì)直接影響光刻膠的粗糙度和分辨率;再加上EUV光刻特有的散粒噪聲問題,過高的靈敏度反而可能成為弊端。因此,一度沉寂的非化學(xué)放大光刻膠又重新受到重視。在PMMA基礎(chǔ)之上,研發(fā)人員開發(fā)了一系列光反應(yīng)機(jī)理類似的鏈斷裂型光刻膠。由于PMMA的靈敏度過低,因此靈敏度仍然是制約其應(yīng)用的重要問題。研究者們主要通過兩種方法來改善其性能:在光刻膠主體材料的主鏈或側(cè)基中引入對(duì)EUV光吸收更強(qiáng)的原子,如F、S、O等,以及利用更容易發(fā)生斷鏈過程的高分子作為骨架。華東半導(dǎo)體光刻膠其他助劑有機(jī)-無機(jī)雜化光刻膠被認(rèn)為是實(shí)現(xiàn)10nm以下工業(yè)化模式的理想材料。
在Shirota等的工作基礎(chǔ)之上,2005年起,美國康奈爾大學(xué)的Ober課題組將非平面樹枝狀連接酸敏基團(tuán)的策略進(jìn)一步發(fā)展,設(shè)計(jì)并合成了一系列用于EUV光刻的單分子樹脂光刻膠,這些光刻膠分子不再局限于三苯基取代主要,具有更復(fù)雜的枝狀拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。三級(jí)碳原子的引入使其更不易形成晶體,有助于成膜性能的提高;更復(fù)雜的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu),也便于在分子中設(shè)置數(shù)量不同的酸敏基團(tuán),有利于調(diào)節(jié)光刻膠的靈敏度。他們研究了后烘溫度、顯影劑濃度等過程對(duì)單分子樹脂材料膨脹行為的影響,獲得20nm分辨率的EUV光刻線條,另外,他們也研究了利用超臨界CO2作為顯影劑的可能性。
荷蘭光刻高級(jí)研究中心的Brouwer課題組進(jìn)一步優(yōu)化了錫氧納米簇的光刻工藝。他們發(fā)現(xiàn)后烘工藝可以大幅提高錫氧納米簇光刻膠的靈敏度。盡管錫氧納米簇的機(jī)理是非化學(xué)放大機(jī)理,但曝光后產(chǎn)生的活性物種仍然有可能在加熱狀態(tài)下繼續(xù)進(jìn)行反應(yīng)。俄勒岡州立大學(xué)的Herman課題組制備了一種電中性的叔丁基錫Keggin結(jié)構(gòu)(β-NaSn13)納米簇。這一類的光刻膠在含氧氣氛下的靈敏度遠(yuǎn)高于真空環(huán)境下的靈敏度,這可能與分子氧生成的反應(yīng)活性氧物種有關(guān)。目前,我國光刻膠自給率較低,生產(chǎn)也主要集中在中低端產(chǎn)品,國產(chǎn)替代的空間廣闊。
1983年,Joy以PMMA作為模型化合物,利用蒙特卡羅方法計(jì)算了EUV光刻的空間分辨率。1989年,Kurihara課題組利用PMMA評(píng)測(cè)了光學(xué)器件,并測(cè)試了EUV光對(duì)PMMA膜的透過性。1990年,Windt課題組利用14nmEUV光對(duì)PMMA光刻膠進(jìn)行光刻,獲得了50nm的線條。2001~2004年,Bokor課題組利用PMMA光刻膠、Shipley公司早期工具光刻膠EUV-2D先后評(píng)測(cè)了其自制的EUV光刻設(shè)備和美國光源的EUV光刻線站的性能。可見,在EUV光技術(shù)發(fā)展早期,PMMA光刻膠對(duì)EUV光刻設(shè)備的調(diào)試、測(cè)試起了重要作用。但是PMMA的曝光機(jī)理不涉及化學(xué)放大過程,因此其靈敏度較差,而早期制約EUV光刻技術(shù)發(fā)展的瓶頸問題之一便是曝光光源功率很小,因而以PMMA為主的非化學(xué)放大型光刻膠一度被化學(xué)放大型光刻膠取代。按照化學(xué)結(jié)構(gòu)分類:光刻膠可以分為光聚合型,光分解型,光交聯(lián)型和化學(xué)放大型。昆山光聚合型光刻膠印刷電路板
光刻膠只是一種形象的說法,因?yàn)楣饪棠z從外觀上呈現(xiàn)為膠狀液體。嘉定光刻膠樹脂
與金屬納米顆粒和納米簇不同,金屬配合物光刻膠中金屬元素含量較低,通常情況下每個(gè)光刻膠分子內(nèi)只有一個(gè)或幾個(gè)金屬原子。能夠作為納米顆粒和納米簇配體的分子比較少,可修飾位點(diǎn)較少;而金屬原子的配體種類較多,且容易連接活性基團(tuán),因此金屬配合物光刻膠的設(shè)計(jì)更為靈活。但是,由于金屬原子含量低,所以金屬配合物對(duì)EUV光的吸收能力、抗刻蝕能力有可能弱于金屬納米顆粒和納米簇光刻膠。目前已有多種金屬元素的配合物被用于光刻膠,如鉍、銻、鋅、碲、鉑、鈀、鈷、鐵和鉻等。嘉定光刻膠樹脂