未来光刻胶行业技术发展趋势分析

2014-05-08 09:22

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导读：未来光刻胶行业技术发展趋势分析。2004年Intel公司宣布, 在EUVL开发方面取得了两项里程碑式的重要成果。

下一代光刻胶
在157nm 之后, 小于32nm节点的光刻技术, 人们称之为下一代光刻技术(NGL)。193nm浸入式光刻技术、极短紫外光刻技术( EUVL)、电子束光刻技术( EBL)、X射线光刻技术( XRL) , 离子束投影光刻技术( IPL)都有可能成为下一代光刻技术。与之相对应的光刻胶称之为下一代光刻胶。
极短紫外( EUV )光刻胶
2004年Intel公司宣布, 在EUVL开发方面取得了两项里程碑式的重要成果。Intel公司安装了全球第一套商用EUV 光刻工具, 并建立了一条EUV掩模试产线, 表明该技术已从研发阶段进入试用阶段。Intel为确保EUV 光刻技术在2009 年投产, 与C ymer、Med ia Lario 和N aWoTec等公司建立了联合开发计划, 将继续推动EUV 光刻技术的不断发展。因此EUV 光刻技术是下一代光刻技术的首选。由于EUV 的波长只有13nm, 绝大多数有机材料, 甚至空气对它都有强烈的吸收。光刻胶材料的选择非常困难。EUV 光刻胶的研发难度很大。
电子束光刻胶
电子束光刻具有波长短、分辨率高(达30nm )、无须掩模, 可进行直写的特点, 广泛应用于光学与非光学的掩模制造。但由于曝光区域小, 生产效率低,限制了它在集成电路制作中的应用。电子束曝光机一直朝着大功率、多光束方向发展以提高单位曝光速率。在过去,点−曝光的直写技术基础上, 又研究出, 面−曝光的投影曝光技术, 使电子束曝光更接近现行采用的曝光技术, 因此电子束光刻已成为下一代光刻的有力竞争者。
在电子束曝光技术发展的同时, 电子束光刻胶亦取得长足的进步。由于电子束光刻没有紫外吸收问题, 在材料的选择上有更大的自由度。但电子束曝光效率低, 电子束光刻胶的光敏性是首要问题。采用化学增幅技术是电子束光刻胶的必然选择。电子束正光刻胶主要为聚甲基丙烯酸甲酯及其衍生物, 其分辨率高, 但感光灵敏度低, 抗干法腐蚀差。电子束负光刻胶主要有甲基丙烯酸缩水甘油醚酯丙烯酸酯共聚物、氯甲基化聚苯乙烯等, 其感光灵敏度高, 但分辨率比电子束正光刻胶差。电子束胶的研究水平已经达到了0.07μ m 的水平, 其0.1μ m技术用电子束胶已批量生产。
X射线胶
X射线光刻技术具有波长短、焦深长、生产效率高、宽容度大、曝光视场大、无邻近效应、对环境不敏感等优点, 近年来人们一直致力于X 光光源和掩模的研究, 使之成为有竞争力的下一代曝光设备。X射线光刻胶有聚丁烯砜、聚1, 2二氯丙烯酸等。
离子束胶
离子束投影光刻就是由气体(氢或氦)离子源发出的离子通过多级静电离子透镜投射于掩模并将图像缩小后聚焦于硅片上, 进行曝光和步进重复操作, 由于离子质量比电子大, 所以散射比电子少得多, 不存在邻近效应, 比电子束光刻具有更高的分辨率, 在光刻技术中可以得到最细的线条。离子束胶既可采用传统的抗蚀剂也可采用专用的新型抗蚀剂。然而, 离子束曝光技术还远未成熟, 关键的技术问题还没有很好的解决方案。
近年来还出现了纳米压印光刻( N IL ), 由于其省去了光学光刻掩模版和光学成像设备, 因此N IL具有低成本、高产出的经济优势; 其加工分辨力只与模版图案的尺寸有关, 不受光学光刻的最短曝光波长的限制, 目前N IL技术可以制作线宽5nm 以下的图案。由于压印模版制作的困难和自身的局限性, 目前纳米压印光刻技术还处于研究试验阶段, 离真正的大规模使用还有不少的距离。光学光刻技术仍在发展, 193nm 湿浸式光刻技术可望突破32nm难关。后光学时代有多种技术可供选择, 未来采用何种技术尚不明了。
国内光刻胶应用
国内从事光刻胶研究、开发及生产的主要有北京化学试剂研究所、苏州瑞红电子材料公司, 另外无锡化工研究设计院也从事少量化学增幅抗蚀剂及电子束胶的研究与开发。
北京化学试剂研究所经过, 六五−、,七五−和,八五−三个五年计划中相继承担国家重点科技攻关计划任务, 在紫外光刻胶的研究与开发方面取得了突出的成绩。相继研制成功BN-302、BN-303、BN-308、BN-310系列紫外负型光刻胶, 其各项应用性能及技术水平均达到了国际上20世纪90年代末期的先进水平, 并形成了年产20t左右的规模, 可满足5μ m、2 ~ 3μ m 生产技术的需要。研制的BP-212、BP-213、BP-215、BP-218系列紫外正型光刻胶, 各项应用性能和技术水平也均达到了国际上20世纪90年代初期的先进水平, 并形成了年产5t的规模, 可满足2 ~ 3μ m 生产技术的需要, 同时可提供0.8 ~1.2μ m工艺技术所需的正胶。
另外, 试剂所还进行了0.35~ 0.5μ m 技术用I线正胶的初步研究。248nm光刻胶的研究目前正处于实验室的探索阶段。在,十五−期间, 试剂所承担了国家, 863−项目, ULSI高性能光刻胶的研究−, 研制成功适用于0.13 ~ 0.1μ m 集成电路制作的193nm 光刻胶。在,十五−末期, 北京化学试剂研究所与美国公司合资成立了北京科华微电子材料有限公司, 专门从事紫外正负型G 线、I线光刻胶及相关配套试剂的研发、生产销售及分析检测与应用测试工作, 在将来还要涉足高档光刻胶的市场。苏州瑞红电子材料公司为中日合资企业, 侧重于液晶显示器件制作用紫外正型光刻胶的生产销售。
无锡化工研究设计院在电子束胶的研究方面已经有了一定的基础, 并能提供小批量的产品。但0.5μ m以上技术用的高档电子束胶目前还必须全部依赖进口, 国内还没有成熟的生产技术。