光刻胶研究技术总结报告

光刻胶研究技术总结报告

1.光刻胶分类

光刻胶体系成膜树脂感光部分波长分辨率

酚醛树脂-重氮萘

醌酯缩醛聚合

物，线性酚

醛树脂

重氮萘醌化合物

G线：436nm；

I线：365nm

0.25-0.5um

248nm 聚对羟基苯

乙烯及其衍

生物

光致产酸剂

248nm0.18-0.15um

193nm 聚脂环族丙

烯酸酯及其

衍生物

光致产酸剂

193nm130-65nm

EUV-13.5nm 聚酯衍生物

分子玻璃单

组分材料

光致产酸剂13.5nm/

电子束甲基丙烯酸

甲酯及其共

聚物

光致产酸剂电子束10-50nm

2.光刻胶介绍

对酚醛树脂基光刻胶而言，在紫外光的照射下，重氮萘醌分解产生氢离子，酯缩醛聚合物具有高酸解性，在酸性作用下分解成小分子，在显影液的作用下去除；

针对化学增幅型光刻胶，他主要由以下部分组成：

序号组成内容

1主体树脂丙烯酸酯及其共聚物

2光致产酸剂芳基碘鎓盐，硫鎓盐

3添加剂溶解抑制剂、碱性添加剂、流平剂、

增塑剂

4溶剂挥发性溶剂

（1）主体树脂

主体树脂应该具有酸敏侧挂基团，提供成像能力，与0.26mol/L的四甲基氢氧化铵显影液匹配，它具有高的玻璃化转变温度，一般要求130℃-170℃，以满足加工工艺要求；

为了提高抗蚀性，在主链上引入环形亚甲基（酯环结构），但成像力、粘附力、可显影性以及大部分的抗蚀性均有侧链承担，侧链部分由极性部分和酸敏部分，极性部分提供粘附力和可显影性，酸敏部分提供抗蚀性和成像能力，酸敏部分使主体树脂曝光前后的溶解速率发生变化提供成像能力，总体来讲，ArF 光刻胶（193nm）主要分为三类，加急丙烯酸酯衍生物，环烯烃-马来酸酐共聚物，聚降冰片烯衍生物。

（2）PAG光致产酸剂

PAG方面，248nm和193nm使用的PAG相似，主要有各种碘鎓盐、硫鎓盐、N-羟基琥珀酰亚胺磺酸酯，选用传统PAG，如三苯基三氟甲基磺酸盐（紫外光吸收光谱特殊峰在205nm和233nm处）、三苯基全氟丁烷磺酸盐、萘基三氟甲基磺酸盐（紫外光吸收光谱特殊峰在205nm和295nm处）等，在实验条件有限的情况下，可以使用汞灯进行曝光测试，汞灯的紫外波长为365nm，

436nm，254nm，具体方法为在5%PMMA的THF溶液中，加上固含量为5%

的PAG，溶解均一后在石英上涂布烘干后做紫外光图谱检测，以PMMA膜作为参照，测试PAG的真实吸收。

按阳离子型进行分类时，三苯基三氟甲基磺酸盐在紫外光下形成三氟甲基磺酸，三苯基六氟锑酸盐在紫外光下形成六氟锑酸，形成的酸催化主体树脂产生变化，便于后续显影。

按非离子型PAG分类时，其特点为一般在光照条件下产生酸性很强而亲核性比较低的磺酸。

也有使用2.1.5-磺酰氯的衍生物的例子，其中是以乙二醇甲醚乙酸酯和乳

酸乙酯（1:1）作为溶剂，四甲基氢氧化铵做显影液的方案，这里就不一一列举。

（3）添加剂

碱性添加剂，如氢氧化三甲基硫盐；

阻溶剂，如单或低聚（去氧）胆酸衍生物，金刚烷基碳酰甲级丙二酯、苯甲酸衍生物和多元酚，其原理为PAG在紫外光下形成氢离子，阻溶剂在氢离子作用下形成羧酸，以便溶解于碱性显影液，另一种解释为，在曝光区的PAG发生光化学反应产生一种酸，该酸在曝光后热烘工艺中（PEB）作为化学催化剂将

树脂上的保护基团移走，从而使原来不溶于水转变为高度溶于水。

（4）溶剂

乙二醇甲醚乙酸酯，乳酸乙酯，乙二醇乙醚乙酸酯等