上海LCD触摸屏用光刻胶
光刻胶主要由主体材料、光敏材料、其他添加剂和溶剂组成。从化学材料角度来看，光刻胶内重要的成分是主体材料和光敏材料。光敏材料在光照下产生活性物种，促使主体材料结构改变，进而使光照区域的溶解度发生转变，经过显影和刻蚀，实现图形从掩模版到基底的转移。对于某些光刻胶来说，主体材料本身也可以充当光敏材料。依据主体材料的不同，光刻胶可以分为基于聚合物的高分子型光刻胶，基于小分子的单分子树脂（分子玻璃）光刻胶，以及含有无机材料成分的有机-无机杂化光刻胶。本文将主要以不同光刻胶的主体材料设计来综述EUV光刻胶的研发历史和现状。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。上海LCD触摸屏用光刻胶
由于EUV光刻胶膜较薄，通常小于100nm，对于精细的线条，甚至不足50nm，因此光刻胶顶部与底部的光强差异便显得不那么重要了。而很长一段时间以来，限制EUV光刻胶发展的都是光源功率太低，因此研发人员开始反过来选用对EUV光吸收更强的元素来构建光刻胶主体材料。于是，一系列含有金属的EUV光刻胶得到了发展，其中含金属纳米颗粒光刻胶是其中的典型。2010年，Ober课题组和Giannelis课题组首度报道了基于HfO2的金属纳米颗粒光刻胶，并研究了其作为193nm光刻胶和电子束光刻胶的可能性。随后，他们将这一体系用于EUV光刻，并将氧化物种类拓宽至ZrO2。他们以异丙醇铪（或锆）和甲基丙烯酸（MAA）为原料，通过溶胶-凝胶法制备了稳定的粒径在2~3nm的核-壳结构纳米颗粒。纳米颗粒以HfO2或ZrO2为核，具有很高的抗刻蚀性和对EUV光的吸收能力；而有机酸壳层不但是光刻胶曝光前后溶解度改变的关键，还能使纳米颗粒稳定地分散于溶剂之中，确保光刻胶的成膜性。ZrO2-MAA纳米材料加入自由基引发剂后可实现负性光刻，在4.2mJ·cm−2的剂量下获得22nm宽的线条；而加入光致产酸剂曝光并后烘，利用TMAH显影则可实现正性光刻。普陀i线光刻胶树脂彩色光刻胶及黑色光刻胶市场也呈现日韩企业主导的格局，国内企业有雅克科技、飞凯材料、彤程新材等。
关于光刻胶膜对EUV光的吸收能力，研究人员的观点曾发生过较大的转变。刚开始研究人员认为光刻胶应对EUV尽量透明，以便EUV光可以顺利透过光刻胶膜。对于紫外、深紫外光刻来说，如果光子不能透过胶膜，则会降低光刻的对比度，即开始曝光剂量和完全曝光剂量之间存在较大的差值，从而使曝光边界处图案不够陡直。所以，早期的EUV光刻胶研发通常会在分子结构中引入Si、B等EUV吸收截面较小的元素，而避免使用F等EUV吸收截面较大的元素。随后研究人员又发现，即使是对EUV光吸收较强的主体材料，还是“过于透明”了，以至于EUV光刻的灵敏度难以提高。因此，科研人员开始转向寻求吸收更强的主体材料，研发出了一系列基于金属元素的有机-无机杂化光刻胶。
目前使用的ZEP光刻胶即采用了前一种策略。日本瑞翁公司开发的ZEP光刻胶起初用于电子束光刻，常用的商用品种ZEP520A为α-氯丙烯酸甲酯和α-甲基苯乙烯的1∶1共聚物。氯原子的引入可提高灵敏度，此外苯乙烯部分也可提高抗刻蚀性和玻璃化转变温度。采用后一种策略时，常用的高分子主链有聚碳酸酯和聚砜。2010年，美国纽约州立大学的课题组报道了一系列以聚碳酸酯高分子为主体材料的光刻胶，高分子主链中具有二级或三级烯丙酯结构可在酸催化下裂解形成双键和羧酸。此外，他们还在高分子中引入了芳香基团，以增强其抗刻蚀性。可获得36nm线宽、占空比为1∶1的线条，22.5mJ·cm−2的剂量下可获得线宽为26nm的线条。高壁垒和高价值量是光刻胶的典型特征。光刻胶属于技术和资本密集型行业，全球供应市场高度集中。
为了解决EUV光刻面临的新问题，适应EUV光刻的新特点，几大类主体材料相继应用于EUV光刻的实践之中，常用的策略如下。1）提高灵敏度：引入对EUV吸收截面大的元素，使用活化能更低的反应基团和量子效率更高的光敏剂，应用化学放大机理；2）提高分辨率：减小化合物的体积（即降低化合物的分子量），增强光刻胶对基底的黏附力和本身的刚性；3）降低粗糙度：减小化合物的体积或纳米颗粒的尺寸，减少活性物种在体系内部的扩散，降低光刻胶的灵敏度；4）提高对比度：降低光刻胶主体材料对光的吸收；5）提高抗刻蚀性：引入金属元素或芳香结构；6）提高成膜性能：引入非对称、非平面的柔性基团以防止结晶。目前，中国本土光刻胶以PCB用光刻胶为主，平板显示、半导体用光刻胶供应量占比极低。华东光交联型光刻胶光致抗蚀剂
按曝光波长可分为紫外光刻胶、深紫外光刻胶、极紫外光刻胶、电子束光刻胶、离子束光刻胶、X射线光刻胶等。上海LCD触摸屏用光刻胶
加强光刻胶的机理研究，对新型光刻胶的设计开发、现有光刻技术的改进都是大有裨益的。另外，基础研究也需要贴合产业发展的实际和需求，如含铁、钴的光刻胶，尽管具有较好的光刻效果，但由于铁、钴等元素在硅基底中扩散速度很快，容易造成器件的污染，基本没有可能投入到产业的应用中去。光刻胶的研发和技术水平，能够影响一个国家半导体工业的健康发展。2019年，日本就曾经通过限制EUV光刻胶出口来制约韩国的芯片生产。因此，唯有加强我国自主的光刻胶研发，随着光刻技术的发展，不断开发出新材料、新配方、新工艺，才能保证我国的半导体工业的快速和健康发展。上海LCD触摸屏用光刻胶
本文来自星空(中国)：/Article/53f2499922.html
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