加強光刻膠的機理研究,對新型光刻膠的設(shè)計開發(fā)、現(xiàn)有光刻技術(shù)的改進都是大有裨益的。另外,基礎(chǔ)研究也需要貼合產(chǎn)業(yè)發(fā)展的實際和需求,如含鐵、鈷的光刻膠,盡管具有較好的光刻效果,但由于鐵、鈷等元素在硅基底中擴散速度很快,容易造成器件的污染,基本沒有可能投入到產(chǎn)業(yè)的應(yīng)用中去。光刻膠的研發(fā)和技術(shù)水平,能夠影響一個國家半導體工業(yè)的健康發(fā)展。2019年,日本就曾經(jīng)通過限制EUV光刻膠出口來制約韓國的芯片生產(chǎn)。因此,唯有加強我國自主的光刻膠研發(fā),隨著光刻技術(shù)的發(fā)展,不斷開發(fā)出新材料、新配方、新工藝,才能保證我國的半導體工業(yè)的快速和健康發(fā)展。在PCB行業(yè):主要使用的光刻膠有干膜光刻膠、濕膜光刻膠、感光阻焊油墨等。江浙滬化學放大型光刻膠印刷電路板
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??梢奙ET-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。嘉定化學放大型光刻膠在半導體集成電路制造行業(yè):主要使用g線光刻膠、i線光刻膠、KrF光刻膠、ArF光刻膠等。
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。
在Shirota等的工作基礎(chǔ)之上,2005年起,美國康奈爾大學的Ober課題組將非平面樹枝狀連接酸敏基團的策略進一步發(fā)展,設(shè)計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,具有更復雜的枝狀拓撲結(jié)構(gòu)。三級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;更復雜的拓撲結(jié)構(gòu),也便于在分子中設(shè)置數(shù)量不同的酸敏基團,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。光刻膠行業(yè)的上下游合作處于互相依存的關(guān)系,市場新進入者很難與現(xiàn)有企業(yè)競爭,簽約新客戶的難度高。
起初被廣泛應(yīng)用的化學放大型EUV光刻膠是環(huán)境穩(wěn)定的化學放大型光刻膠(ESCAP),該理念由IBM公司的光刻膠研發(fā)團隊于1994年提出,隨后Shipley公司也開展了系列研究。ESCAP光刻膠由對羥基苯乙烯、苯乙烯、丙烯酸叔丁酯共聚而成,其酸敏基團丙烯酸叔丁酯發(fā)生反應(yīng)需要的活化能較高,因此對環(huán)境相對穩(wěn)定,具有保質(zhì)期長、后烘溫度窗口大、升華物少、抗刻蝕性好等特點,后廣泛應(yīng)用于248nm光刻。1999年,時任Shipley公司研發(fā)人員將其應(yīng)用于EUV光刻,他們在19種ESCAP光刻膠中篩選出性能好的編號為2D的EUV光刻膠。通過美國桑迪亞實驗室研制的Sandia10XIEUV曝光工具,可獲得密集線條的最高分辨率達70nm,線寬為100nm時LER為5.3nm,線寬為80nm時LER為7.5nm。該光刻膠即為Shipley公司推出的工具型EUV光刻膠EUV-2D。它取代PMMA成為EUV光刻設(shè)備的測試用光刻膠,直至2005年。按顯示效果分類:光刻膠可分為正性光刻膠和負性光刻膠。蘇州正性光刻膠
有機-無機雜化光刻膠被認為是實現(xiàn)10nm以下工業(yè)化模式的理想材料。江浙滬化學放大型光刻膠印刷電路板
荷蘭光刻高級研究中心的Brouwer課題組進一步優(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理是非化學放大機理,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)進行反應(yīng)。俄勒岡州立大學的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)。江浙滬化學放大型光刻膠印刷電路板