江浙滬顯示面板光刻膠光引發(fā)劑

一般的光刻工藝流程包括以下步驟：1）旋涂。將光刻膠旋涂在基底上（通常為硅，也可以為化合物半導(dǎo)體）。2）前烘。旋涂后烘烤光刻膠膜，確保光刻膠溶劑全部揮發(fā)。3）曝光。經(jīng)過掩模版將需要的圖形照在光刻膠膜上，膠膜內(nèi)發(fā)生光化學(xué)反應(yīng)。4）后烘。某些光刻膠除了需要發(fā)生光反應(yīng)，還需要進(jìn)行熱反應(yīng)，因此需要在曝光后對(duì)光刻膠膜再次烘烤。5）顯影。曝光（及后烘）后，光刻膠的溶解性能發(fā)生改變，利用適當(dāng)?shù)娘@影液將可溶解區(qū)域去除。經(jīng)過這些過程，就完成了一次光刻工藝，后續(xù)將視器件制造的需要進(jìn)行刻蝕、離子注入等其他工序。一枚芯片的制造，往往需要幾次甚至幾十次的光刻工藝才能完成。在未曝光的光刻膠區(qū)域，DNQ作為溶解抑制劑存在，它可以減緩未曝光的光刻膠在顯影過程中溶解。江浙滬顯示面板光刻膠光引發(fā)劑

2005 年起，Gonsalves 課題組將陽離子基團(tuán)（硫鎓鹽等）修飾的甲基丙烯酸酯與其他光刻膠單體共聚，制備了一系列側(cè)基連接光致產(chǎn)酸劑的光刻膠，聚合物中金剛烷基團(tuán)的引入可以有效提升抗刻蝕性。這類材料與主體材料和產(chǎn)酸劑簡單共混的配方相比，呈現(xiàn)出更高的靈敏度和對(duì)比度。2009年起，Thackeray等則將陰離子基團(tuán)連接在高分子主鏈上，通過EUV曝光可以得到的光刻圖形分辨率為22nm光刻圖形，其對(duì)應(yīng)的靈敏度和線邊緣粗糙度分別為12mJ·cm?2和4.2nm。2011年，日本富士膠片的Tamaoki等也報(bào)道了一系列對(duì)羥基苯乙烯型主鏈鍵合光致產(chǎn)酸劑的高分子光刻膠，并研究了不同產(chǎn)酸劑基團(tuán)、高分子組成對(duì)分辨率、靈敏度和粗糙度的影響，最高分辨率可達(dá)17.5nm。華東ArF光刻膠單體全球光刻膠市場規(guī)模預(yù)計(jì)為91億美元。

光刻膠主要由主體材料、光敏材料、其他添加劑和溶劑組成。從化學(xué)材料角度來看，光刻膠內(nèi)重要的成分是主體材料和光敏材料。光敏材料在光照下產(chǎn)生活性物種，促使主體材料結(jié)構(gòu)改變，進(jìn)而使光照區(qū)域的溶解度發(fā)生轉(zhuǎn)變，經(jīng)過顯影和刻蝕，實(shí)現(xiàn)圖形從掩模版到基底的轉(zhuǎn)移。對(duì)于某些光刻膠來說，主體材料本身也可以充當(dāng)光敏材料。依據(jù)主體材料的不同，光刻膠可以分為基于聚合物的高分子型光刻膠，基于小分子的單分子樹脂（分子玻璃）光刻膠，以及含有無機(jī)材料成分的有機(jī)-無機(jī)雜化光刻膠。本文將主要以不同光刻膠的主體材料設(shè)計(jì)來綜述EUV光刻膠的研發(fā)歷史和現(xiàn)狀。

與EUV光源相比，UV光源更容易實(shí)現(xiàn)較高的功率；但UV曝光不能滿足分辨線條的形成條件。因此PSCAR實(shí)際上是利用EUV曝光形成圖案，再用UV曝光增加光反應(yīng)的程度，從而實(shí)現(xiàn)提高EUV曝光靈敏度的效果。在起初的PSCAR體系基礎(chǔ)之上，Tagawa課題組還開展了一系列相關(guān)研究，并通過在體系中引入對(duì)EUV光敏感的光可分解堿，開發(fā)出了PSCAR1.5，引入對(duì)UV光敏感的光可分解堿，開發(fā)出了PSCAR2.0。光可分解堿的引入可以減少酸擴(kuò)散，使PSCAR光刻膠體系的對(duì)比度提高，粗糙度降低，也進(jìn)一步提高了光刻膠的靈敏度。光刻膠通常是以薄膜形式均勻覆蓋于基材表面。

光刻膠研發(fā)的目的，是提高光刻的性能。對(duì)光刻膠來說，重要的三個(gè)指標(biāo)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(shí)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(huì)關(guān)注圖像對(duì)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(jì)、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(dá)到光刻工藝的要求。所有用來噴灑光刻膠的設(shè)備要求盡可能潔凈，光刻膠管需要定期清洗。華東TFT-LCD正性光刻膠光引發(fā)劑

其中集成電路和LCD是光刻膠的兩大主要應(yīng)用領(lǐng)域。江浙滬顯示面板光刻膠光引發(fā)劑

由于早期制約EUV光刻發(fā)展的技術(shù)瓶頸之一是光源功率太小，因此，在不降低其他光刻性能的前提下提高EUV光刻膠的靈敏度一直是科研人員的工作重點(diǎn)。為了解決這一問題，2013年，大阪大學(xué)的Tagawa等提出了光敏化化學(xué)放大光刻膠（PSCAR?）。與其他EUV化學(xué)放大光刻膠不同的是，PSCAR體系除了需在掩模下進(jìn)行產(chǎn)生圖案的EUV曝光，還要在EUV曝光之后進(jìn)行UV整片曝光。PSCAR體系中除了有主體材料、光致產(chǎn)酸劑，還包括光敏劑前體。這是一種模型光敏劑前體的結(jié)構(gòu)，它本身對(duì)UV光沒有吸收，但在酸性條件下可以轉(zhuǎn)化為光敏劑，對(duì)UV光有吸收。江浙滬顯示面板光刻膠光引發(fā)劑