昆山i線光刻膠光致抗蝕劑
光刻膠按應用領(lǐng)域分類,可分為 PCB 光刻膠、顯示面板光刻膠、半導體光刻膠及其他光刻膠。全球市場上不同種類光刻膠的市場結(jié)構(gòu)較為均衡。智研咨詢的數(shù)據(jù)還顯示,受益于半導體、顯示面板、PCB產(chǎn)業(yè)東移的趨勢,自 2011年至今,光刻膠中國本土供應規(guī)模年華增長率達到11%,高于全球平均 5%的增速。2019年中國光刻膠市場本土企業(yè)銷售規(guī)模約70億元,全球占比約 10%,發(fā)展空間巨大。目前,中國本土光刻膠以PCB用光刻膠為主,平板顯示、半導體用光刻膠供應量占比極低。有機-無機雜化光刻膠被認為是實現(xiàn)10nm以下工業(yè)化模式的理想材料。昆山i線光刻膠光致抗蝕劑
除了枝狀分子之外,環(huán)狀單分子樹脂近年來也得到了迅速發(fā)展。這些單分子樹脂的環(huán)狀結(jié)構(gòu)降低了分子的柔性,從而通常具有較高的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度和熱化學穩(wěn)定性。由于構(gòu)象較多,此類分子也難以結(jié)晶,往往具有很好的成膜性。起初將杯芳烴應用于光刻的是東京科技大學的Ueda課題組,2002年起,他們報道了具有間苯二酚結(jié)構(gòu)的杯芳烴在365nm光刻中的應用。2007年,瑞士光源的Solak等利用對氯甲氧基杯芳烴獲得了線寬12.5nm、占空比1∶1的密集線條,但由于為非化學放大光刻膠,曝光機理為分子結(jié)構(gòu)被破壞,靈敏度較差,為PMMA的1/5。江蘇光刻膠顯示面板材料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。
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,通過金剛烷基團保護得到了半周期為22nm的光刻圖形。但是這種光刻膠的靈敏度較低、粗糙度較大,仍需進一步改進才能推廣應用。
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,以及含有無機材料成分的有機-無機雜化光刻膠。本文將主要以不同光刻膠的主體材料設計來綜述EUV光刻膠的研發(fā)歷史和現(xiàn)狀。按曝光波長可分為紫外光刻膠、深紫外光刻膠、極紫外光刻膠、電子束光刻膠、離子束光刻膠、X射線光刻膠等。
從光刻設備角度來看,EUV光刻與其他波長光刻關(guān)鍵的兩點差異是光源強度和散粒噪聲。盡管有多種方式可獲得EUV光,商用EUV光刻機使用的是激光激發(fā)的等離子體(LPP)發(fā)光,其輸出功率曾長期是制約EUV光刻技術(shù)商用的瓶頸問題;另外,EUV光刻使用的是反射鏡成像系統(tǒng),而非傳統(tǒng)的透過折射鏡片組,且效率不高。因此在EUV光刻發(fā)展的早期,通常都要求EUV光刻膠具有較高的靈敏度。同時,EUV光子能量(約為92eV)遠高于以前幾代光刻技術(shù)光源的光子能量(是193nm光子能量的14.4倍),也就是說,對于同樣的曝光能量,光子數(shù)目遠少于前幾代的光刻技術(shù),這就導致散粒噪聲增加,從而造成線寬/線邊緣粗糙度的升高。而靈敏度過高并不利于克服散粒噪聲的影響,所以隨著EUV光源功率不斷提升,業(yè)界對EUV光刻膠的要求從“提高靈敏度”逐漸變?yōu)椤袄靡欢ǔ潭鹊撵`敏度來降低粗糙度”。高壁壘和高價值量是光刻膠的典型特征。光刻膠屬于技術(shù)和資本密集型行業(yè),全球供應市場高度集中。浙江LCD觸摸屏用光刻膠集成電路材料
光刻膠的國產(chǎn)化公關(guān)正在展開,在面板屏顯光刻膠領(lǐng)域,中國已經(jīng)出現(xiàn)了一批有競爭力的本土企業(yè)。昆山i線光刻膠光致抗蝕劑
利用基團變化導致光刻膠溶解性變差構(gòu)建負性光刻膠的,還有日本日立公司的Kojima等,他們與日本東京應化工業(yè)的研發(fā)人員開發(fā)了一種枝狀單分子樹脂分子3M6C-MBSA-BL。3M6C-MBSA-BL內(nèi)含有γ-羥基羧酸基團,在強酸的作用下,可以發(fā)生分子內(nèi)脫水,由易溶于堿性顯影液的羧酸變?yōu)殡y溶于羧酸顯影液的內(nèi)酯,因而可作為負膠使用。Kojima等只檢測了其作為電子束光刻膠的性能,獲得了40nm線寬的線條,呈現(xiàn)出較好的抗刻蝕性,但它作為EUV光刻膠的能力還有待驗證。昆山i線光刻膠光致抗蝕劑
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