除了使用小分子作為金屬氧化物配體的光刻膠之外,Gonsalves課題組還報道了一種以聚合物作為配體的體系。他們以甲基丙烯酸配體的HfO2納米顆粒和帶有硫鎓鹽的甲基丙烯酸酯為原料,進(jìn)行自由基聚合反應(yīng),使HfO2納米顆粒的配體變?yōu)閭?cè)基帶有硫鎓鹽的聚甲基丙烯酸甲酯,光照后,硫鎓鹽變成硫醚,在水性顯影液中無法溶解,從而實現(xiàn)負(fù)性光刻。金屬納米顆粒一方面作為天線,有助于提高光刻膠的靈敏度;另一方面也可以提高抗刻蝕性。但是該光刻膠未獲得分辨率優(yōu)于40nm的圖形,可能是因為該體系與基底的黏附力不佳。光刻膠的質(zhì)量和性能是影響集成電路性能、成品率及可靠性的關(guān)鍵因素。浦東顯示面板光刻膠
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。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UV光沒有吸收,但在酸性條件下可以轉(zhuǎn)化為光敏劑,對UV光有吸收。浙江光分解型光刻膠曝光光刻膠必須在存儲和處理中受到保護(hù)。
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(xué)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(yīng)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(fù)合高分子,主鏈為聚砜,支鏈為PMMA,呈梳形結(jié)構(gòu)。PMMA的加入增強(qiáng)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(dá)22.5nm,靈敏度可達(dá)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。
盡管HSQ可以實現(xiàn)較好的EUV光刻圖案,且具有較高的抗刻蝕性能,但HSQ較低的靈敏度無法滿足EUV光刻的需求,且價格非常昂貴,難以用于商用的EUV光刻工藝中。另外,盡管HSQ中Si含量很高,但由于O含量也很高,所以HSQ并未展現(xiàn)含Si光刻膠對EUV光透光性的優(yōu)勢,未能呈現(xiàn)較高的對比度。因此,研發(fā)人員將目光轉(zhuǎn)向側(cè)基修飾的高分子光刻膠。使用含硅、含硼單元代替高分子光刻膠原本的功能性含氧側(cè)基,既可有效降低光刻膠對EUV光的吸收,又有助于提高對比度,也可提高抗刻蝕性。負(fù)膠有用甲基丙烯酸縮水甘油酯-丙烯酸乙酯共聚體和聚丙烯酸-2,3-二氯-1-丙酯。
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,實現(xiàn)圖形從掩模版到基底的轉(zhuǎn)移。對于某些光刻膠來說,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)計來綜述EUV光刻膠的研發(fā)歷史和現(xiàn)狀。彩色玻璃也可以保護(hù)光刻膠。江浙滬化學(xué)放大型光刻膠單體
半導(dǎo)體光刻膠的涂敷方法主要是旋轉(zhuǎn)涂膠法,具體可以分為靜態(tài)旋轉(zhuǎn)法和動態(tài)噴灑法。浦東顯示面板光刻膠
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(tuán)保護(hù)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(jìn)一步改進(jìn)才能推廣應(yīng)用。浦東顯示面板光刻膠