作為當(dāng)前技術(shù)發(fā)展的幾個(gè)熱點(diǎn)領(lǐng)域之一，芯片的設(shè)計(jì)和制造能力是衡量一個(gè)國家技術(shù)實(shí)力的重要指標(biāo)，而光刻技術(shù)更是皇冠中的璀璨明珠，是促進(jìn)所有電子器件性能換代提升的重中之重。每一次光刻工藝升級(jí)或技術(shù)突破都可以引爆超乎想象的前沿應(yīng)用——諸如物聯(lián)網(wǎng)高速升級(jí)、“元宇宙”的開啟等等。因此，要把握電子信息領(lǐng)域的引領(lǐng)地位，發(fā)展光刻技術(shù)及相關(guān)領(lǐng)域的硬實(shí)力勢(shì)在必行，而光刻膠在其中扮演了極其重要的角色。

那么究竟什么是光刻膠呢？

光刻膠是由樹脂，感光劑，溶劑，光引發(fā)劑等組成的混合液態(tài)感光材料。原理是利用光化學(xué)反應(yīng)，經(jīng)光刻工藝將所需要的微細(xì)圖形轉(zhuǎn)移到加工襯底上，來達(dá)到在晶圓上刻蝕出所需要的圖形的目的。如果把光刻機(jī)理解為一臺(tái)膠片相機(jī)，它要使用的膠片就是光刻膠。

面對(duì)未來的半導(dǎo)體信息技術(shù)發(fā)展，研發(fā)更強(qiáng)大的透鏡組件，使用波長更短的光源以及控制更低的K1系數(shù)是發(fā)展下一代極紫外光刻技術(shù)（EUV）的必經(jīng)之路。契合上述方向，對(duì)于研發(fā)新一代光刻膠也提出了針對(duì)性的技術(shù)性能要求，比如：研發(fā)金屬氧化物復(fù)合結(jié)構(gòu)的光刻膠補(bǔ)充或替換現(xiàn)有DUV制程中所使用的有機(jī)類光刻膠或化學(xué)放大光刻膠，因?yàn)楸仨殱M足極紫外光源和刻蝕工藝對(duì)于光刻膠鍍層極薄厚度的要求；提升新一代極紫外光刻膠在深紫外區(qū)的光學(xué)靈敏度或吸光效率。

1 、光刻膠配方開發(fā)和環(huán)境顆粒物的相互作用研究

Spotlight? 400(N) 傅里葉變換 ( 近 ) 紅外顯微成像系統(tǒng)

TG-IR-GC/MS熱重紅外氣相質(zhì)譜聯(lián)用技術(shù)

我們知道任何一臺(tái)單獨(dú)的設(shè)備都有其局限性，比如單獨(dú)熱重（TGA）檢測的時(shí)候由于沒有結(jié)構(gòu)定性的能力，因此研究人員往往只能依靠個(gè)人的主觀經(jīng)驗(yàn)推測每個(gè)分解溫度區(qū)間所產(chǎn)生組分的化學(xué)結(jié)構(gòu)歸屬，這對(duì)于光刻膠配方逆向開發(fā)和性能優(yōu)化等領(lǐng)域的應(yīng)用存在較大的不確定性。而單獨(dú)的紅外（FTIR）或者氣質(zhì)（GCMS）均存在單一溫度維度測試的局限性，無法有效的還原溫度維度或?qū)崿F(xiàn)原位檢測的要求。

圖1 熱重/紅外圖像/氣質(zhì)聯(lián)用逸出氣體測試平臺(tái)（可用于光刻膠配方的剖析和顆粒污染評(píng)價(jià)）

聯(lián)用的目的就是為了實(shí)現(xiàn)設(shè)備間的“協(xié)同效應(yīng)，揚(yáng)長避短”，比如熱重分析儀引入的溫度維度可以結(jié)合紅外或氣質(zhì)的定性能力，賦予我們實(shí)時(shí)分析光刻膠組分隨溫度的動(dòng)態(tài)逸出過程，做到原位監(jiān)測、還原真實(shí)的反應(yīng)/分解過程。又或者熱重和質(zhì)譜直連模式，我們可以快速確定目標(biāo)產(chǎn)物的逸出溫度范圍，如果有合適標(biāo)樣的話，我們還可以進(jìn)行定量。

材料的結(jié)構(gòu)決定了材料的性能。對(duì)于光刻膠而言，特殊的鏈段比例或者光敏劑的引入對(duì)于Z 終產(chǎn)品的曝光/固化性質(zhì)至關(guān)重要。此外，隨著金屬氧化物配體結(jié)構(gòu)的加入，我們更加有必要研究有機(jī)無機(jī)界面對(duì)于極紫外光刻體系的影響。上述TGA/FTIR/GCMS聯(lián)用技術(shù)不僅可以用于表征光刻膠各組成分的結(jié)構(gòu)定性數(shù)據(jù)，再結(jié)合高精度氣體混合模塊作為標(biāo)準(zhǔn)曲線建立的標(biāo)尺，還可以針對(duì)每種功能組分的含量進(jìn)行準(zhǔn)確還原。

光刻領(lǐng)域另外一個(gè)備受關(guān)注的細(xì)分方向在于環(huán)境顆粒物對(duì)于制程的影響。舉個(gè)例子，目前世界上三大制程工藝領(lǐng)先的企業(yè)——臺(tái)積電、三星和Intel雖然都使用ASML的先進(jìn)光刻機(jī)組件，但是在制程工藝上仍然存在不少的差異，其根源還是在于各家對(duì)于光刻掩膜版和環(huán)境顆粒物控制技術(shù)上的代差。由于芯片的有效尺寸僅在幾十甚至十幾納米，因此微/納米級(jí)別（納米級(jí)別需要采用ICPMSMS技術(shù)進(jìn)行表征）的環(huán)境顆粒物會(huì)對(duì)Z 終產(chǎn)品造成極大的影響。三聯(lián)機(jī)所配置的空間維度拓展模塊——Spotlight 400(N) 傅里葉變換 ( 近 ) 紅外顯微成像系統(tǒng)，可以對(duì)環(huán)境顆粒物的空間結(jié)構(gòu)分布、功能性小分子添加劑化學(xué)結(jié)構(gòu)以及顆粒物中各組分含量進(jìn)行準(zhǔn)確剖析，從而幫助評(píng)價(jià)顆粒物的產(chǎn)生機(jī)理以及其與光刻組件之間相互影響，Z 終幫助開發(fā)下一代光刻技術(shù)所亟需的新型防塵技術(shù)。

2、極紫外（EUV）金屬氧化物基光刻膠輔助研發(fā)

圖2 NexION?5000單顆粒/四組四級(jí)桿電感耦合等離子質(zhì)譜儀（金屬納米顆?；虮砻娉哿繖z測）

當(dāng)今Z 先進(jìn)的光刻技術(shù)——EUV光刻技術(shù)使用波長為13.5 nm的極紫外光作為光源，傳統(tǒng)的碳基光刻膠由于碳元素的核外電子分布導(dǎo)致其無法有效吸收利用極紫外波段的能量，靈敏度非常低。這必然造成傳統(tǒng)光刻膠在極紫外波段需要更長的曝光時(shí)間，硅片成品加工效率大大降低，Z 終無法實(shí)現(xiàn)有效盈利。為了解決這一問題，金屬氧化物基光刻膠逐漸走入了人們的視野，主要因?yàn)榻饘僭刂T如鋅或錫對(duì)于極紫外光具有更好的吸收效率（大幅提升產(chǎn)率），且形成的膜層在十幾納米尺度范圍具有更強(qiáng)的抗圖形“坍塌”和抗蝕刻能力。

由于納米金屬元素的引入，硅片成品表面金屬殘留以及相互作用的研究成為必須。此外，考慮到7nm或更密集制程對(duì)于環(huán)境顆粒污染物異常敏感，也需要對(duì)納米級(jí)別的顆粒進(jìn)行監(jiān)測溯源。傳統(tǒng)的ICP-MS設(shè)備受限于自身的靈敏度和掃描速率，無法對(duì)金屬光刻膠的特殊尺寸特點(diǎn)進(jìn)行高靈敏度表征。珀金埃爾默公司NexION? 5000四組四極桿組成的多重四極桿ICP-MS質(zhì)譜平臺(tái)具有優(yōu)異的BEC信號(hào)，且掃描速率極快，可用于構(gòu)建納米顆粒物的元素類型及超痕量分析。如果配合其多種形態(tài)的反應(yīng)模式，可以大幅消除超痕量元素間的相互干擾，提升測試結(jié)果的準(zhǔn)確度和可靠度。

關(guān)于光刻膠曝光動(dòng)力學(xué)原位測試與光刻膠DILL模型建立的相關(guān)解決方案 我們將在下篇為大家繼續(xù)進(jìn)行介紹，歡迎關(guān)注。

同時(shí)，我們也將參加10月26日-27日在蘇州合景萬怡酒店（中國江蘇省蘇州市吳中區(qū)金楓路264號(hào)）舉辦的光刻膠產(chǎn)業(yè)大會(huì)，現(xiàn)場將會(huì)由珀金埃爾默行業(yè)經(jīng)理現(xiàn)場帶來《珀金埃爾默光刻膠解決方案》。

此外，我們還準(zhǔn)備了精美禮品，掃描下方二維碼進(jìn)行登記，即可屆時(shí)于現(xiàn)場展臺(tái)領(lǐng)取，期待您的蒞臨！