昆山i線光刻膠光致抗蝕劑
光刻膠按應(yīng)用領(lǐng)域分類，可分為 PCB 光刻膠、顯示面板光刻膠、半導(dǎo)體光刻膠及其他光刻膠。全球市場(chǎng)上不同種類光刻膠的市場(chǎng)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(dǎo)體、顯示面板、PCB產(chǎn)業(yè)東移的趨勢(shì)，自 2011年至今，光刻膠中國(guó)本土供應(yīng)規(guī)模年華增長(zhǎng)率達(dá)到11%，高于全球平均 5%的增速。2019年中國(guó)光刻膠市場(chǎng)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(guó)本土光刻膠以PCB用光刻膠為主，平板顯示、半導(dǎo)體用光刻膠供應(yīng)量占比極低。有機(jī)-無(wú)機(jī)雜化光刻膠被認(rèn)為是實(shí)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(shù)脂近年來(lái)也得到了迅速發(fā)展。這些單分子樹(shù)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(xué)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(yīng)用于光刻的是東京科技大學(xué)的Ueda課題組，2002年起，他們報(bào)道了具有間苯二酚結(jié)構(gòu)的杯芳烴在365nm光刻中的應(yīng)用。2007年，瑞士光源的Solak等利用對(duì)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(xué)放大光刻膠，曝光機(jī)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(chǎng)也呈現(xiàn)日韓企業(yè)主導(dǎo)的格局，國(guó)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(shù)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(shí)由日本神奈川大學(xué)的Nishikubo課題組報(bào)道出來(lái)。隨后，日本JSR公司的Maruyama課題組將Noria改性，通過(guò)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。
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(lái)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(guò)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(lái)說(shuō)，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(shù)脂（分子玻璃）光刻膠，以及含有無(wú)機(jī)材料成分的有機(jī)-無(wú)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(lái)綜述EUV光刻膠的研發(fā)歷史和現(xiàn)狀。按曝光波長(zhǎng)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(shè)備角度來(lái)看，EUV光刻與其他波長(zhǎng)光刻關(guān)鍵的兩點(diǎn)差異是光源強(qiáng)度和散粒噪聲。盡管有多種方式可獲得EUV光，商用EUV光刻機(jī)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(zhǎng)期是制約EUV光刻技術(shù)商用的瓶頸問(wèn)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(guò)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(shí)，EUV光子能量（約為92eV）遠(yuǎn)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(shuō)，對(duì)于同樣的曝光能量，光子數(shù)目遠(yuǎn)少于前幾代的光刻技術(shù)，這就導(dǎo)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(guò)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(duì)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(lái)降低粗糙度”。高壁壘和高價(jià)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(yīng)市場(chǎng)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(guó)產(chǎn)化公關(guān)正在展開(kāi)，在面板屏顯光刻膠領(lǐng)域，中國(guó)已經(jīng)出現(xiàn)了一批有競(jìng)爭(zhēng)力的本土企業(yè)。昆山i線光刻膠光致抗蝕劑
利用基團(tuán)變化導(dǎo)致光刻膠溶解性變差構(gòu)建負(fù)性光刻膠的，還有日本日立公司的Kojima等，他們與日本東京應(yīng)化工業(yè)的研發(fā)人員開(kāi)發(fā)了一種枝狀單分子樹(shù)脂分子3M6C-MBSA-BL。3M6C-MBSA-BL內(nèi)含有γ-羥基羧酸基團(tuán)，在強(qiáng)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(fù)膠使用。Kojima等只檢測(cè)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(yàn)證。昆山i線光刻膠光致抗蝕劑
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