光刻胶基本参数
  • 品牌
  • 蔚云
  • 型号
  • 25KG/桶
光刻胶企业商机

起初发展起来的单分子树脂材料是具有三苯基取代的枝状分子。三苯基取代主要具有刚性的非平面结构,不易结晶且性质稳定,具有较高的玻璃化转变温度。1996年,日本大阪大学的Shirota课题组首度发表了单分子树脂材料作为光刻胶的报道。他们制备的枝状小分子TsOTPB和ASITPA可作为非化学放大型光刻胶,利用电子束光刻形成线条。TsOTPB在曝光过程中分解,可形成150nm宽的正性线条;ASITPA在曝光过程中双键聚合,可形成70nm宽的负性线条。随后,他们又在以三苯基苯为主要的树枝状分子末端引入了叔丁氧羰基,构建了的正性化学放大光刻胶体系,灵敏度与原始的材料相比提高。t-Boc基团遇到光致产酸剂产生的酸后发生离去反应,露出酚羟基,从而可溶解于碱性显影液中。以分子玻璃为成膜树脂制备的光刻胶能够获得较高的分辨率和较低粗糙度的图形。上海ArF光刻胶树脂

所谓光刻技术,指的是利用光化学反应原理把事先准备在掩模版上的图形转印到一个衬底(晶圆)上,使选择性的刻蚀和离子注入成为可能的过程,是半导体制造业的基础之一。随着半导体制造业的发展,光刻技术从曝光波长上来区分,先后经历了g线(436nm)、i线(365nm)、KrF(248nm)、ArF(193nm,包括干式和浸没式)和极紫外(EUV,13.5nm)光刻。对应于不同的曝光波长,所使用的光刻胶也得到了不断的发展。目前7nm和5nm技术节点已经到来,根据各个技术的芯片制造企业公告,EUV光刻技术已正式导入集成电路制造工艺。在每一代的光刻技术中,光刻胶都是实现光刻过程的关键材料之一。浦东光交联型光刻胶曝光半导体光刻胶的涂敷方法主要是旋转涂胶法,具体可以分为静态旋转法和动态喷洒法。

起初应用于 EUV 光刻的光刻胶为聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)。PMMA曾广泛应用于193nm光刻和电子束光刻工艺中,前者为EUV的前代技术,后者的反应机理与EUV光刻有较多的相似点。PMMA具有较高的透光性和成膜性、较好的黏附性,通常应用为正性光刻胶。在光子的作用下,PMMA发生主链碳-碳键或侧基酯键的断裂,形成小分子化合物于显影液。早在1974年,Thompson等就利用PMMA作为光刻胶,研究了其EUV光刻性能。随后,PMMA成为了重要的工具光刻胶。

考虑到杯芳烃化合物的诸多优点,2006年,Ober课题组将其酚羟基用t-Boc基团部分保护,制备了可在EUV光下实现曝光的化学放大型光刻胶,获得了50nm线宽、占空比为1∶2的光刻线条和40nm线宽的“L”形光刻图形,与非化学放大型杯芳烃光刻胶相比,灵敏度提高。随后Ober课题组又发展了一系列具有杯芳烃结构的单分子树脂光刻胶,研究了活性基团的数量、非活性基团的种类和数量对玻璃化转变温度、成膜性及光刻性能的影响,并开发了其超临界CO2显影工艺。此外,日本三菱瓦斯化学的Echigo等利用乙氧基作为酚羟基的保护基团,制备的杯芳烃化合物可在17.5mJ·cm-2剂量下实现26nm线宽的EUV光刻图形。金属氧化物光刻胶使用金属离子及有机配体构建其主体结构,借助光敏基团实现光刻胶所需的性能。

2018年,相关研究课题小组报道了一系列含有第VIII族元素的六配位型的配合物,配体为联吡啶或草酸。他们研究了联吡啶数量和草酸根数量的多少对光刻胶灵敏度的影响情况。其中含有两个草酸配体、一个联吡啶配体结构的材料具有较高的灵敏度,也可获得分辨率较高的光刻线条。其他配体结构的灵敏度都不如以上配体结构的灵敏度高。EUV光导致草酸根部分分解后,会发生分子间的交联反应。配合物灵敏度与中心金属原子相关,顺序为Cr<Fe<Co,刚好与其对EUV光的吸收能力一致。在选择光刻胶时需要考虑化学性质、照射时间、敏感度和稳定性等因素,以确保所选的光刻胶能够满足制造要求。浦东光交联型光刻胶曝光

我国光刻胶行业起步较晚,生产能力主要集中在 PCB 光刻胶、TN/STN-LCD 光刻胶等中低端产品。上海ArF光刻胶树脂

尽管HSQ可以实现较好的EUV光刻图案,且具有较高的抗刻蚀性能,但HSQ较低的灵敏度无法满足EUV光刻的需求,且价格非常昂贵,难以用于商用的EUV光刻工艺中。另外,尽管HSQ中Si含量很高,但由于O含量也很高,所以HSQ并未展现含Si光刻胶对EUV光透光性的优势,未能呈现较高的对比度。因此,研发人员将目光转向侧基修饰的高分子光刻胶。使用含硅、含硼单元代替高分子光刻胶原本的功能性含氧侧基,既可有效降低光刻胶对EUV光的吸收,又有助于提高对比度,也可提高抗刻蚀性。上海ArF光刻胶树脂

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