浙江大学伍广朋教授团队在可水显影的光刻胶创制方面取得进展
2024/05/14
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图 可水显影的二氧化碳基化学放大光刻胶的合成路线、光刻过程和光刻结果
在国家自然科学基金项目（批准号：T2225004）等资助下，浙江大学伍广朋教授团队在化学放大光刻胶创制方面取得新进展，相关研究成果以“可水显影的高性能二氧化碳基化学放大光刻胶（Aqueous Developable and CO2-Sourced Chemical Amplification Photoresist with High Performance）”为题，于5月5日发表于《德国应用化学》杂志 (Angewandte Chemie International Edition)，论文链接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/anie.202401850。
化学放大光刻胶是目前集成电路制造应用最广泛的光刻材料。通过构建光酸催化的酸解反应，光刻胶的灵敏度可以实现数量级的提升，弥补了光刻机光源功率下降引发的效率问题。随着芯片关键尺寸上不断小型化，开发高性能光刻胶成为芯片制造不可或缺的技术环节。碳酸酯和缩醛基团是传统化学放大光刻胶中重要的酸敏结构单元，但由于过低的酸解活化能，此类光刻胶在光刻过程中易发生自显影现象，产生的挥发性物质极易污染光刻机镜头。同时，传统化学放大光刻胶使用四甲基氢氧化铵溶液作为显影液，易造成中毒及环境问题。此外，这类光刻胶体系在放置过程中还极易产生暗反应，影响储存和光刻稳定性。针对上述挑战和问题，浙江大学伍广朋教授团队利用自主开发的高活性有机硼催化剂，以二氧化碳和带有酸敏环状缩醛结构的环氧化合物为原料，制备了兼具高透明性碳酸酯主链和高酸敏性缩醛侧基的新型光刻胶成膜树脂。
在深紫外光曝光条件下，光酸催化树脂中的缩醛基团发生水解反应，使得成膜树脂发生亲疏水性转变，进而实现直接使用水显影。作者将制备的光刻胶树脂与商用的KrF和ArF光刻胶树脂进行了性能对比。结果表明，这类化学放大光刻胶表现出了优异的灵敏度、对比度、分辨率和抗刻蚀性等综合性能。同时，此类光刻胶体系在室温环境下可稳定储存60天以上，具有良好的稳定性。
总之，该工作设计合成了一类可水显影的深紫外化学放大光刻胶成膜树脂，探明了该体系的光刻机理，实现了优异的光刻性能，为开发高性能的深紫外和极紫外光刻胶提供了一种新思路。
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