248-nm光刻胶研发与产业化

目前半导体光刻加工用的深紫外光刻胶都采用化学增幅体系，这种体系主要由含酸敏基团的成膜材料和光产酸剂组成，这种体系最大的问题是光产酸在后烘阶段会发生酸迁移，导致光刻分辨率难以提高。能够有效改善酸迁移问题的一种方法是采用高分子光产酸剂，且其光产酸是高分子强酸。

课题组研制了一系列新颖的含多种鎓盐光产酸基团的苯乙烯衍生物及其与甲基丙烯酸酯的共聚物。它们在曝光过程中产生大分子的磺酸，因此可作为大分子光产酸剂与其它成膜材料一起组成化学增幅型光致抗蚀剂。 以之为产酸剂与其它部分保护的对羟基苯乙烯聚合物一起组成二组分的化学增幅型248-nm光刻胶， 制备了苯乙烯磺酸鎓盐和甲基丙烯酸酯、对羟基苯乙烯的三元共聚物，再用可酸分解的叔丁基碳酸酯保护部分酚羟基，由其组成了单组分的化学增幅型248-nm光刻胶，这些正型248-nm光刻胶获得了高感度（20-50mJ/cm2）、高分辨率(0.15-0.20微米)和留膜率（＞99%）及图形线条平滑陡直等的出色表现。

利用高分子产酸剂透明性好的特点，还制备了厚膜248-nm光刻胶，可获得线宽0.34微米、高-宽比可达5：1的光刻图形：

在此基础上，还制备了负型248-nm光刻胶，这些光刻胶也都获得了很好的光刻成像性能表现。这些高分子光产酸剂也可用于制备新型的高性能193-nm光刻胶。

这些248-nm光刻胶的主要组分除了溶剂外都是自行制备，原料易得，反应条件温和可控，去金属杂质的方法也是简便易行，成本相对低廉，在经过多年的深入研究之后，完全具备了产业化的条件。

半导体加工的关键设备、材料主要掌握在美、日手中，对我国电子工业的平稳发展带来困难和潜在的巨大威胁。其中光刻胶作为芯片光刻加工的关键材料，日本公司的产品占据全球市场的70%以上，而我国在中高端产品上（248-nm光刻胶、193-nm光刻胶）完全依赖进口，即便是低端的i-线光刻胶国产化率也只有20%左右。因此，我们必须尽快扭转这种不利的局面，这需要科研工作者和产业界共同努力以及政府的大力支持。

    近年来光刻胶引起了社会的广泛关注，已有多家企业开始投身于248-nm光刻胶与193-nm光刻胶的研发与产业化，但绝大部分仍处于研发阶段。我们研制的光刻胶具备了产业化的技术条件并具有与国外先进光刻胶产品竞争的产品性能。

   半导体加工用光刻胶种类较多，本课题组从2002年参与国家十五“863”光刻胶重大专项开始，至今近二十年来聚焦于光刻胶研究，在i-线胶、248-nm光刻胶、聚酰亚胺光刻胶、厚膜光刻胶及抗反射涂层材料等方面都取得了很好的结果，也在致力于这些光刻胶产品的产业化。

相关项目、专利及文章：

1.国家重大科技专项（02专项）子课题,课题编号:2010ZX02303（深紫外光刻胶专用光致产酸剂及新型成膜树脂的扩试技术研究）

2.国家自然科学基金应急管理项目，51641301, 含光产酸基团的苯乙烯衍生物-甲基丙烯酸酯共聚物及其组成的化学增幅光致抗蚀剂研究,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.含光产酸基团的苯乙烯衍生物-甲基丙烯酸酯共聚物、其制备及其应用，中国发明专利，专利号：9。