2011年,Whittaker課題組又使用聚砜高分子作為主體材料,制備了鏈斷裂型非化學放大光刻膠。聚砜與聚碳酸酯類似,主鏈比PMMA更容易斷裂,因此該光刻膠的靈敏度更高。但較高的反應活性也降低了其穩(wěn)定性,因此Whittaker課題組又利用原子轉(zhuǎn)移自由基聚合法(ARTP)制備了一種PMMA-聚砜復合高分子,主鏈為聚砜,支鏈為PMMA,呈梳形結構。PMMA的加入增強了光刻圖形的完整性,可獲得30nm線寬、占空比為1∶1的線條,最高分辨率可達22.5nm,靈敏度可達4~6mJ·cm?2。不過聚砜在曝光時會分解出二氧化硫和烯烴碎片,產(chǎn)氣量較大。光刻膠行業(yè)長年被日本和美國專業(yè)公司壟斷。昆山g線光刻膠溶劑
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??;瘜W放大光刻膠涉及酸擴散過程,會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,一度沉寂的非化學放大光刻膠又重新受到重視。在PMMA基礎之上,研發(fā)人員開發(fā)了一系列光反應機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基中引入對EUV光吸收更強的原子,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。嘉定i線光刻膠集成電路材料聚合度越小,發(fā)生微相分離的尺寸越小,對應的光刻圖形越小。
光刻膠的兩大主要研究小組:楊國強課題組和李嫕課題組,分別設計并制備了雙酚A型和螺雙芴型的單分子樹脂化學放大光刻膠,前者可通過調(diào)節(jié)離去基團的數(shù)量來改變光刻膠的靈敏度,后者則通過螺雙芴結構降低材料的結晶性,提高了成膜性性能。兩種光刻膠都可以實現(xiàn)小于25nm線寬的光刻線條。隨后,楊國強課題組還報道了一種可作為負性光刻膠的雙酚A單分子樹脂光刻膠,該分子中具有未經(jīng)保護的酚羥基,在光酸的作用下可以與交聯(lián)劑四甲氧基甲基甘脲反應形成交聯(lián)網(wǎng)狀結構,從而無法被堿性顯影液洗脫,可在電子束光刻下實現(xiàn)80nm以下的線條,在EUV光刻中有潛在的應用。此外,兩個課題組還分別就兩個系列光刻膠的產(chǎn)氣情況開展研究。
有人研究了不同有機配體對此類光刻膠光刻性能的影響。有機配體會影響光刻膠的靈敏度。通過配體交換法,他們制備了反二甲基丙烯酸(DMA)和鄰甲基苯甲酸(TA)配體的HfO2、ZrO2體系。其中HfO2-DMA和ZrO2-DMA體系的靈敏度較高,為1.6~2.4mJ·cm?2,可實現(xiàn)20nm線寬的光刻圖案。此外,配體的種類還將影響光刻膠的溶解性。Li等報道了不同濃度的不同羧酸與ZrO2或HfO2配合之后的溶解度變化情況,發(fā)現(xiàn)不飽和的羧酸配體能獲得更大的溶解性差異。光刻膠通過光化學反應,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。
2014年,Gonsalves課題組在側基連接硫鎓鹽的高分子光刻膠基礎之上,制備了一種側基含有二茂鐵基團高分子光刻膠。其反應機理與不含二茂鐵的光刻膠類似,但二茂鐵的引入增強了光刻膠的熱穩(wěn)定性和靈敏度,可實現(xiàn)25nm線寬的曝光。2015年,課題組報道了一系列鈀和鉑的配合物,用于正性EUV曝光。配合物中包括極性較大的草酸根配體,也有極性較小的1,1-雙(二苯基膦)甲烷或1,2-二(二苯基膦)乙烷配體。EUV曝光后,草酸根分解形成二氧化碳或一氧化碳,配體只剩下低極性部分,從而可以用低極性的顯影液洗脫;未曝光區(qū)域由于草酸根的存在,無法溶于顯影液,實現(xiàn)正性曝光。這一系列配合物中,靈敏度較高的化合物為1,2-二(二苯基膦)乙烷配草酸鈀,可以在50mJ·cm?2的劑量下得到30nm的線寬。彩色光刻膠及黑色光刻膠市場也呈現(xiàn)日韓企業(yè)主導的格局,國內(nèi)企業(yè)有雅克科技、飛凱材料、彤程新材等。華東彩色光刻膠單體
光刻膠的國產(chǎn)化公關正在展開,在面板屏顯光刻膠領域,中國已經(jīng)出現(xiàn)了一批有競爭力的本土企業(yè)。昆山g線光刻膠溶劑
構建負膠除了可通過改變小分子本身的溶解性以外,還可以利用可發(fā)生交聯(lián)反應的酸敏基團實現(xiàn)分子間的交聯(lián),從而改變?nèi)芙舛?。Henderson課題組報道了一系列含有環(huán)氧乙烷基團的枝狀單分子樹脂。環(huán)氧乙烷基團在酸的作用下發(fā)生開環(huán)反應再彼此連接,從而可形成交聯(lián)網(wǎng)狀結構,使光刻膠膜的溶解性能降低,可作為負性化學放大光刻膠。通過增加體系內(nèi)的芳香結構來進一步破壞分子的平面性,可以獲得更好的成膜性和提高玻璃化轉(zhuǎn)變溫度;同時,每個分子上的環(huán)氧基團從兩個增加為四個后,靈敏度提高了,分辨率也有所提高。昆山g線光刻膠溶劑