光刻膠研發(fā)的目的,是提高光刻的性能。對光刻膠來說,重要的三個指標是表征其關(guān)鍵光刻性能的分辨率、靈敏度和粗糙度。分辨率表征了光刻膠可以得到的小圖案尺寸,通常使用光刻特征圖形的尺寸,即“關(guān)鍵尺寸”(CD)來表示;靈敏度表示了光刻膠實現(xiàn)曝光、形成圖形所需的較小能量;而粗糙度則表征了光刻圖案邊緣的粗糙程度,通常用線邊緣粗糙度(LER)或線寬粗糙度(LWR)來表示。除此之外,光刻膠使用者也會關(guān)注圖像對比度、工藝窗口、焦深、柯西參數(shù)、關(guān)鍵尺寸均一性、抗刻蝕能力等諸多參數(shù)。光刻膠的研發(fā),就是要通過材料設(shè)計、配方優(yōu)化和光刻工藝的調(diào)整,來提高光刻膠的諸多性能,并在一定程度上相互容忍、協(xié)調(diào),達到光刻工藝的要求。在集成電路制造領(lǐng)域,如果說光刻機是推動制程技術(shù)進步的“引擎”,光刻膠就是這部“引擎”的“燃料”。浦東PCB光刻膠其他助劑
2005年,研究人員利用美國光源的高數(shù)值孔徑微觀曝光工具評價了RohmandHaas公司研發(fā)的新型ESCAP光刻膠MET-1K,并將其與先前的EUV-2D光刻膠相比較。與EUV-2D相比,MET-1K添加了更多的防酸擴散劑。使用0.3NA的EUV曝光工具,在90~50nm區(qū)間,EUV-2D和MET-1K的圖形質(zhì)量都比較好;但當(dāng)線寬小于50nm時,EUV-2D出現(xiàn)明顯的線條坍塌現(xiàn)象,而MET-1K則直到35nm線寬都能保持線條完整。在45nm線寬時,MET-1K仍能獲得較好的粗糙度,LER達到6.3nm。可見MET-1K的光刻性能要優(yōu)于EUV-2D。從此,MET-1K逐漸代替EUV-2D,成為新的EUV光刻設(shè)備測試用光刻膠。上海光聚合型光刻膠樹脂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。
2014年,印度理工學(xué)院曼迪分校的Gonsalves課題組將硫鎓離子連接在高分子側(cè)基上,構(gòu)造了一系列非化學(xué)放大光刻膠。該光刻膠主鏈為聚甲基丙烯酸甲酯,側(cè)基連接二甲基苯基硫鎓鹽作為光敏基團,甲基作為惰性基團,咔唑或苯甲酸作為增黏基團。二甲基苯基硫鎓鹽通常用來作為化學(xué)放大光刻膠的光致產(chǎn)酸劑,Gonsalves課題組也曾利用此策略構(gòu)建了化學(xué)放大光刻膠體系,研發(fā)人員利用EUV光照后硫鎓離子轉(zhuǎn)變?yōu)榱蛎?、從而溶解性發(fā)生改變的性質(zhì),將其用作非化學(xué)放大型負性光刻膠。利用堿性水性顯影液可將未曝光區(qū)域洗脫,而曝光區(qū)域無法洗脫。硫離子對EUV光的吸收比碳和氫要強,因此可獲得較高的靈敏度,并可得到20nm線寬、占空比為1∶1的光刻圖案。
2015年,Brainard課題組設(shè)計并制備了一系列金屬配合物[RnM(O2CR′)2],其中R基團可為苯基、2-甲氧基苯基、3-乙烯基苯基等,M可為銻、錫、鉍,O2CR′可為丙烯酸根、甲基丙烯酸根、3-乙烯基苯甲酸根等。對上述光刻膠進行電子束光刻,經(jīng)過對R基團數(shù)目、各基團種類的篩選后,得到了靈敏度較高的銻配合物JP-20。JP-20可能發(fā)生了雙鍵聚合反應(yīng),從而發(fā)生溶解度變化。而以錫為中心的配合物,盡管能在22nm分辨率時獲得很低的LER(1.4nm以下),但其靈敏度太差,需要劑量高達600mJ·cm?2。光刻膠通過光化學(xué)反應(yīng),經(jīng)曝光、顯影等光刻工序?qū)⑺枰奈⒓殘D形從光罩(掩模版)轉(zhuǎn)移到待加工基片上。
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,通常情況下每個光刻膠分子內(nèi)只有一個或幾個金屬原子。能夠作為納米顆粒和納米簇配體的分子比較少,可修飾位點較少;而金屬原子的配體種類較多,且容易連接活性基團,因此金屬配合物光刻膠的設(shè)計更為靈活。但是,由于金屬原子含量低,所以金屬配合物對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。我國光刻膠行業(yè)起步較晚,生產(chǎn)能力主要集中在 PCB 光刻膠、TN/STN-LCD 光刻膠等中低端產(chǎn)品。華東化學(xué)放大型光刻膠
金屬氧化物光刻膠使用金屬離子及有機配體構(gòu)建其主體結(jié)構(gòu),借助光敏基團實現(xiàn)光刻膠所需的性能。浦東PCB光刻膠其他助劑
環(huán)狀單分子樹脂中除了杯芳烴類物質(zhì)以外,還有一類被稱為“水車”(Noria)的光刻膠,該類化合物由戊二醛和間苯二酚縮合而成,是一種中心空腔的雙層環(huán)梯狀結(jié)構(gòu)分子,外形像傳統(tǒng)的水車,因此得名,起初在2006年時由日本神奈川大學(xué)的Nishikubo課題組報道出來。隨后,日本JSR公司的Maruyama課題組將Noria改性,通過金剛烷基團保護得到了半周期為22nm的光刻圖形。但是這種光刻膠的靈敏度較低、粗糙度較大,仍需進一步改進才能推廣應(yīng)用。浦東PCB光刻膠其他助劑