248-nm光刻膠研發(fā)與產(chǎn)業(yè)化
目前半導(dǎo)體光刻加工用的深紫外光刻膠都采用化學(xué)增幅體系,這種體系主要由含酸敏基團(tuán)的成膜材料和光產(chǎn)酸劑組成,這種體系最大的問(wèn)題是光產(chǎn)酸在后烘階段會(huì)發(fā)生酸遷移,導(dǎo)致光刻分辨率難以提高。能夠有效改善酸遷移問(wèn)題的一種方法是采用高分子光產(chǎn)酸劑,且其光產(chǎn)酸是高分子強(qiáng)酸。 課題組研制了一系列新穎的含多種鎓鹽光產(chǎn)酸基團(tuán)的苯乙烯衍生物及其與甲基丙烯酸酯的共聚物。它們?cè)谄毓膺^(guò)程中產(chǎn)生大分子的磺酸,因此可作為大分子光產(chǎn)酸劑與其它成膜材料一起組成化學(xué)增幅型光致抗蝕劑。 以之為產(chǎn)酸劑與其它部分保護(hù)的對(duì)羥基苯乙烯聚合物一起組成二組分的化學(xué)增幅型248-nm光刻膠, 制備了苯乙烯磺酸鎓鹽和甲基丙烯酸酯、對(duì)羥基苯乙烯的三元共聚物,再用可酸分解的叔丁基碳酸酯保護(hù)部分酚羥基,由其組成了單組分的化學(xué)增幅型248-nm光刻膠,這些正型248-nm光刻膠獲得了高感度(20-50mJ/cm2)、高分辨率(0.15-0.20微米)和留膜率(>99%)及圖形線條平滑陡直等的出色表現(xiàn)。 利用高分子產(chǎn)酸劑透明性好的特點(diǎn),還制備了厚膜248-nm光刻膠,可獲得線寬0.34微米、高-寬比可達(dá)5:1的光刻圖形: 在此基礎(chǔ)上,還制備了負(fù)型248-nm光刻膠,這些光刻膠也都獲得了很好的光刻成像性能表現(xiàn)。這些高分子光產(chǎn)酸劑也可用于制備新型的高性能193-nm光刻膠。 這些248-nm光刻膠的主要組分除了溶劑外都是自行制備,原料易得,反應(yīng)條件溫和可控,去金屬雜質(zhì)的方法也是簡(jiǎn)便易行,成本相對(duì)低廉,在經(jīng)過(guò)多年的深入研究之后,完全具備了產(chǎn)業(yè)化的條件。 半導(dǎo)體加工的關(guān)鍵設(shè)備、材料主要掌握在美、日手中,對(duì)我國(guó)電子工業(yè)的平穩(wěn)發(fā)展帶來(lái)困難和潛在的巨大威脅。其中光刻膠作為芯片光刻加工的關(guān)鍵材料,日本公司的產(chǎn)品占據(jù)全球市場(chǎng)的70%以上,而我國(guó)在中高端產(chǎn)品上(248-nm光刻膠、193-nm光刻膠)完全依賴進(jìn)口,即便是低端的i-線光刻膠國(guó)產(chǎn)化率也只有20%左右。因此,我們必須盡快扭轉(zhuǎn)這種不利的局面,這需要科研工作者和產(chǎn)業(yè)界共同努力以及政府的大力支持。 近年來(lái)光刻膠引起了社會(huì)的廣泛關(guān)注,已有多家企業(yè)開始投身于248-nm光刻膠與193-nm光刻膠的研發(fā)與產(chǎn)業(yè)化,但絕大部分仍處于研發(fā)階段。我們研制的光刻膠具備了產(chǎn)業(yè)化的技術(shù)條件并具有與國(guó)外先進(jìn)光刻膠產(chǎn)品競(jìng)爭(zhēng)的產(chǎn)品性能。 半導(dǎo)體加工用光刻膠種類較多,本課題組從2002年參與國(guó)家十五“863”光刻膠重大專項(xiàng)開始,至今近二十年來(lái)聚焦于光刻膠研究,在i-線膠、248-nm光刻膠、聚酰亞胺光刻膠、厚膜光刻膠及抗反射涂層材料等方面都取得了很好的結(jié)果,也在致力于這些光刻膠產(chǎn)品的產(chǎn)業(yè)化。 相關(guān)項(xiàng)目、專利及文章: 1.國(guó)家重大科技專項(xiàng)(02專項(xiàng))子課題,課題編號(hào):2010ZX02303(深紫外光刻膠專用光致產(chǎn)酸劑及新型成膜樹脂的擴(kuò)試技術(shù)研究) 2.國(guó)家自然科學(xué)基金應(yīng)急管理項(xiàng)目,51641301, 含光產(chǎn)酸基團(tuán)的苯乙烯衍生物-甲基丙烯酸酯共聚物及其組成的化學(xué)增幅光致抗蝕劑研究,2016/01-2016/12 3.One-component chemically amplified resist composed of polymeric sulfonium salt PAGs for high resolution patterning,European Polymer Journal,114(2019),11-18 4.A new type of sulfonium salt copolymers generating polymeric photoacid: Preparation, properties and application,Reactive and Functional Polymers,130(2018),118-125 5.含光產(chǎn)酸基團(tuán)的苯乙烯衍生物-甲基丙烯酸酯共聚物、其制備及其應(yīng)用,中國(guó)發(fā)明專利,專利號(hào):9。
遼寧大學(xué)
2021-04-10