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光刻胶性能改良与应用研究光刻技术是集光学、化学、物理和机械等多个学科于一体的高科技制造技术。
其中的光刻胶是不可或缺的材料。
光刻胶作为光刻技术的关键材料，能够在微细区域内精确传递光信息并转化成图案，是半导体工业制程中最重要的原材料之一。
随着微电子技术和半导体工业的不断发展，对光刻胶性能的要求不断提高。
硅光刻胶作为一种典型的光刻胶，其性能如分辨率、敏感度、对消显比（CDU）、图案保真度、蚀刻选择比（SER）等等，都与光刻工艺的性能密切相关，因此在光刻技术中起着非常重要的作用。
为了满足工业制程的需求，人们不断地改进和完善光刻胶的性能，开发出新型光刻胶，探索新的改良方法，如双键酮（diketone），巯基化（thiolation）、免曝曝光（Direct-write techniques）等等。
本文将从多个角度介绍光刻胶的性能改良和应用研究。
一、分辨率的提高分辨率是光刻胶的重要指标之一，能够衡量光刻胶对于细微结构的传递能力，是评价光刻工艺的关键之一。
现有的分辨率可以达到10纳米以下，但是在不断发展的工业制程中，要求更高的分辨率是必然的趋势。
分辨率的提高一方面需要提高光源的质量和强度，加强曝光过程中光与物质的相互作用。
另一方面需要注意对光刻胶的配方、溶液处理、清洁和环境控制等方面进行改良，以减小光刻胶在曝光过程中的偏差，提升分辨率。
例如，通过巯基化改性，可得到高分辨率的硅光刻胶。
对于无法通过化学改性获得高分辨率的光刻胶，可引入表面处理、控制溶液 pH 值等方法来提升分辨率。
二、敏感度的提高敏感度是光刻胶材料在曝光过程中的响应能力，它决定了光刻胶材料的曝光时间，即在光源功率一定的情况下，光刻胶材料的曝光时间越短，则敏感度越高。
在工业制程中，提高敏感度可以极大地减小光刻胶曝光的时间，加快生产效率。
通过化学改性，如引入光致酸性、巯基化等，可显著提高光刻胶材料的敏感度。
另外，还可以选用更合适的曝光波长，例如使用波长为193nm的ArF激光，比使用光波长为248nm的KrF激光，能显著提高硅光刻胶的敏感度。
超快光学中的极端紫外光研究随着科技的发展，越来越多的科技应用正在涌现出来，其中光学技术正在成为一个重要的研究领域。
而在光学技术的研究中，超快光学已经成为了一种非常重要的手段。
超快光学可以研究光的传播和响应的基本规律，对其进行探索和研究，有着非常广泛的应用。
其中，在超快光学中，极端紫外光也成为了一个重要研究内容。
下面，我们将详细介绍超快光学中的极端紫外光研究的相关内容。
一、什么是极端紫外光？首先，让我们了解一下什么是极端紫外光。
极端紫外光，简称EUV，是紫外线谱系中的一小部分波长区域，波长在100-10纳米之间，频率高达1015 Hertz。
EUV具有很强的穿透力和极高的分辨率，可以用于微电子半导体制造、纳米医学、光刻图案和天文学等领域。
二、超快光学中的极端紫外光研究技术在超快光学中，极端紫外光可以被用作研究材料物理学和表征化学反应。
钱永健教授所在的中科院福建物质结构研究所，近年来在超快光学中的EUV研究方面取得了很多进展。
该团队在EUV研究中，主要采用自由电子激光(Ultrafast Free Electron Laser,U-FEL)和高次谐波光谱(High Harmonic Generation, HHG)的技术手段。
这两种技术都可以用于产生EUV光，而且能够产生非常短的光脉冲，可以实现超快时间分辨率的研究。
自由电子激光技术利用自由电子储存环和自由电子激光器来产生EUV光。
利用自由电子激光器产生的EUV光可以直接用于EUV光刻机中，实现微电子制造。
而且自由电子激光器还可以产生高能光子和光电子，可以直接用于表征材料的物理性质和化学反应的动力学。
高次谐波光谱技术则是通过将被激发的分子样品置于高强度的激光器中，使得分子样品发生非线性光学现象，从而产生EUV光。
HHG技术可以产生非常强烈的高次谐波，能够产生超短的EUV光脉冲，实现非常高的时间分辨率。
三、极端紫外光在材料研究中的应用在超快光学研究中，极端紫外光的应用非常广泛。
极紫外光刻给光学技术带来的挑战王占山同济大学精密光学工程技术研究所，物理系，上海，200092摘要：本文概述了极紫外光刻技术的发展，阐明了极紫外光刻技术的特点，说明了极紫外光刻的关键光学技术。
极紫外光刻中光学元件的评价需要采用随空间波长变化的表面功率谱密度进行评价，分析了不同区域内表面误差对极紫外光刻系统性能的影响，给出了极紫外光刻对相应空间波长区域的技术要求和现在技术能够达到的水平。
根据这些问题，重点说明了极紫外光刻如何将光学加工、检测和镀膜技术带到了原子尺度。
最后建议我国能够抓紧时间，尽快启动相关研究，推动我国相关领域的发展。
1 引言自上世纪6O年代以来，集成电路制作技术取得了飞速的发展，一直按照“摩尔定律”预言的轨迹前进。
“摩尔定律”是美国因特(Intel)公司创始人之一的Goldon Moore于1965年提出的，即每隔约18-24个月，集成电路单个芯片上的晶体管数目将增加1倍，集成电路中最细刻线的宽度减小0.7倍，这一增长速度不仅导致了半导体市场在过去30年中以平均每年约15%的速度增长，而且对现代经济、国防和社会产生了巨大的影响。
目前，集成电路已从上世纪60年代每个芯片上只有几十个器件发展到现在每个芯片上可包含10亿个以上的器件。
在集成电路飞速发展过程中，光刻技术的进步起到了极为关键的作用,其决定了集成电路最小刻线的宽度，即集成电路的集成度。
为了紧跟迅速发展的集成电路制作技术，美国、欧洲、日本、韩国与台湾的半导体产业协会合作制订了《国际半导体技术蓝图》（ITRS），自2001年起，每隔一年就会有新版出现，而在双年时，则会对蓝图进行修订。
在近5年的国际半导体技术蓝图中，我们可以明显地看出，什么技术被淘汰，什么技术得到确定。
如：对90nm线宽的光刻技术，2001年还有多种选择，到2003年就完全确定下来。
2005年给出的蓝图，比原来几年的蓝图都简单，原因是大家都比较清楚什么样的光刻技术是未来需要的。
无机紫外非线性光学晶体材料的研究进展摘要：紫外（ＵＶ）（λ＜４００ｎｍ）非线性光学（ＮＬＯ）晶体材料，是全固态紫外激光器的核心部件，在许多新兴科学技术应用中具有独一无二的作用，广泛应用于光刻、光电谱图、激光光谱、生物物理以及激光药学等领域，被誉为光电行业的“芯片”．因此，亟需发展新的高性能ＵＶＮＬＯ材料来突破目前的性能壁垒．本文对无机紫外非线性光学晶体材料的研究进展进行分析，以供参考。
关键词：紫外非线性光学材料；功能基团；硼酸盐引言非线性光学材料,特别是无机紫外(λ<200纳米)领域,一直是材料科学的热点。
研究新材料的理论计算方法可以减少传统材料合成的不确定性,缩短实验周期,降低实验成本。
随着计算机、工作站和服务器性能的提高,基于计算机数值模拟的材料设计研究正在成为加速新材料开发过程的更有效方法。
基于先前对一系列非线性光学晶体结构特性的研究,人工养蜂算法首次预测了四种双折射率约为0.085的NaBeBO3结构。
其性能的初步评价原理表明,P63/m的切削侧比商用α-BaB2O4晶体低20nm;P-6相频率的增加与KH2PO4相当,而其结构显示出优异的生长特性;NaBeBO3可以用作无机紫外光学材料的替代品,具有潜在的应用。
1无机紫外NLO晶体的发展历程同位素具有丰富的化学结构,B原子可作为BO3和BO4两种编码方式使用,并进一步聚合成一维链、二维层和三维网,使同位素具有丰富的晶体结构。
因此,同位素是设计合成新型无机紫外线晶体材料NLO的首选系统。
基于阴离子群理论,BO3平面元件具有不对称的电子云分布,具有较大的微极化系数。
BO3平面元件的平行布置有利于获得较大的频率延伸效果和双折射率,这两个参数直接决定了材料激光转换效率和波长范围对应用频率的直接延伸。
在此基础上,陈尚田提出以BO3为主要结构单元,通过引入BeO3F四极元素来消除“悬挂式钥匙”,探索NLO无机紫外线晶体的新途径。
随后发现了RbBe2BO3F2(RBBF)和CsBe2BO3F2(CBBF)晶体。
专利名称：提高EUV光刻胶及硬掩模选择性的图案化方案专利类型：发明专利
发明人：南希·冯,志一·郎,和勇·大卫·黄
申请号：CN201980045846.8
申请日：20190709
公开号：CN112424693A
公开日：
20210226
专利内容由知识产权出版社提供
摘要：描述用于极紫外(EUV)光刻的方法及膜堆叠。
所述膜堆叠包括具有硬掩模的基板、底层、中间层及光刻胶。
所述光刻胶的蚀刻对于所述中间层有高度选择性，且所述中间层的改质容许相对于所述底层的高选择性蚀刻。
申请人：应用材料公司
地址：美国加利福尼亚州
国籍：US
代理机构：北京律诚同业知识产权代理有限公司
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第43卷第6期红外与激光工程2014年6月Vol.43No.6Infrared and Laser Engineering Jun.2014极紫外光刻材料研究进展耿永友，邓常猛，吴谊群(中国科学院上海光学精密机械研究所中国科学院强激光材料重点实验室，上海201800)摘要：极紫外光刻是微电子领域有望用于下一代线宽为22nm及以下节点的商用投影光刻技术，光刻材料的性能与工艺是其关键技术之一。
为我国开展极紫外光刻材料研究提供参考，综述了最近几年来文献报道的研究成果，介绍了极紫外光刻技术发展历程、现状、光刻特点及对光刻材料的基本要求，总结了极紫外光刻材料的研究领域和具体分类，着重阐述了主要光刻材料的组成、光刻原理，光刻性能所达到的水平和存在的主要问题，最后探讨了极紫外光刻材料未来的主要研究方向。
关键词：极紫外光刻；极紫外光刻材料；极紫外光刻性能中图分类号：TN305.7文献标志码：A文章编号：1007-2276(2014)06-1850-07Recent progress of extreme ultraviolet resistsGeng Yongyou,Deng Changmeng,Wu Yiqun(Key Laboratory of Material Science and Technology for High Power Lasers,Shanghai Institute of Optics and Fine Mechanics,Chinese Academy of Sciences,Shanghai201800,China)Abstract:Extreme ultraviolet Lithography(EUVL)has been considered as the strong candidate for next generation commercial projection lithography to print sub-22nm half-pitch(HP)features in microelectronics field.Performance and technology of resists is one of the key parts of EUVL.In order to improve the research work in China,recent progress of EUV resists reported in near years was reviewed.The history and current status of EUVL were introduced.EUVL′features and targets on resists were presented.EUV resist research portfolio and its classification were position, mechanism and performances for EUVL of representative resists were focused.Performance possibility and problems of the different resists were also analyzed;Routes in the future to improve EUVL performances for them were finally discussed.Key words:EUVL;EUV resists;performances of EUV resists收稿日期：2013-10-10；修订日期：2013-11-25基金项目：上海光源中国科学院大科学装置开放研究项目(自组装技术与超高密度纳米阵列研究)作者简介：耿永友(1968-)，男，博士，副研究员，主要从事光刻材料与光刻工艺方面的研究工作。
Email:yyoug@第6期0引言目前半导体器件制造使用ArF(193nm)浸没投影光刻，最小线宽可以达到4Xnm，配合二次曝光套刻技术最小线宽延伸到2Xnm节点。
但是二次曝光套刻技术的引入增加了制造过程的复杂程度和技术难度，大大降低了器件的产量，增加了器件的生产成本。
EUVL使用13.5nm波长的光源，一次曝光线宽最小分辨率可以达到1Xnm，随着该技术近几年来的不断突破，在规模生产上具有技术和成本的显著优势，有望成为下一代线宽为22nm及以下节点的商用投影光刻技术。
1EUVL技术历史、现状20世纪80年代后期，日本和美国的研究人员首次提出了EUVL概念[1]，用波长10~30nm范围内的软X射线作为投影光刻光源。
1997年美国主要半导体生产厂商成立联合机构（Extreme Ultraviolet Limited Liability Company，EUV LLC)来促进EUVL 各单元技术的研发和商业化进程，日本也成立了类似的机构（Semiconductor Leading Edge Technologies, Inc.Selete)。
2005年两套全场α型投影光刻系统首次问世。
2010~2012年期间六套用于生产预演的投影系统交付使用。
原来预计2012年推出正式的EUVL生产设备，但由于种种原因已经推迟到2013年以后，动态随机存储器发展路线图如图1所示[2]。
图1动态随机存储器发展路线图Fig.1DRAM device development roadmapEUVL不同于193nm的投影光刻系统，它采用了全新的制造流程，光源波长仅为13.5nm，由于物质对此波长的光都存在一定的吸收，所以曝光过程必须在高真空环境下进行，使用反射式掩模板替代传统的透射式掩模板进行光刻投影。
光源、掩模板、光刻材料是EUVL技术三大组成部分，成为半导体行业每年一届EUVL国际会议讨论的主要议题。
近几年来科研人员和产业专家依托日、美半导体厂家成立的联合机构对于EUVL适用在线宽22nm光刻节点做了大量富有成效的研发工作，技术发展速度加快，但从规模生产的需求来看，还存在很大的差距，这也是EUVL至今未能正式投产的主要原因之一。
EUVL技术面临的主要挑战有：一是缺乏大功率的光源。
目前光源功率水平大约为10W，而规模生产需要的功率水平大约为200W,如果应用到16nm 节点则需要更大功率的光源。
大幅度提高光源功率水平无疑具有很大的难度，可行性不被看好，开发出高灵敏度的EUV光刻材料可以降低对光源功率的较高要求。
二是目前EUV光刻材料22nm线宽曝光灵敏度大约在10mJ/cm2左右,能够基本满足规模生产的要求，但线宽粗糙度(line-width roughness，LER)距要求较远(线宽22nm,3σ值要求达到2nm左右)，光刻材料需要同时提高曝光灵敏度、分辨率和LER三个互相制约的性能参数。
三是对于掩模板，制备出体缺陷数符合要求的掩模板，具备探测、表征、控制或修复几个纳米缺陷的技术手段成为亟待解决的问题[1]。
2EUVL光刻的特点及对光刻材料的要求EUVL光源波长极短，单光子的能量为91.48ev，相同体积内相同功率密度的EUV和ArF相比，EUV 光子数要比ArF光子数少许多(少于后者的十分之一)，图2中光子分布的截面图上，随着线宽的减小和照度的减小，单位面积的光子数变得更加稀少，分布的不均性增加，从而使光子分布存在噪声[2]。
图2EUV与ArF瞬时光子分布噪声对比Fig.2Comparison of shot noise(EUV vs ArF)耿永友等：极紫外光刻材料研究进展1851红外与激光工程第43卷EUV 能够使受辐照的物质发生电离，不同元素原子对EUV 吸收截面不同。
以通常使用的化学增强光刻材料(Chemically Amplified Resists ，CAR)为例，对EUV 表现为非选择性吸收，基质材料对EUV 吸收贡献最大，而在ArF 系统中，基质表现为透明，由光酸产生剂(photo acid generation,PAG)的官能团直接吸收一定量的光产生曝光作用[3]。
根据半导体行业国际技术路线图(InternationalTechnology Roadmap for Semiconductors ，ITRS)EUVL 光刻材料量产达到的目标如下。
(1)低的辐照放气量，仅对投影光学系统产生微量的污染，并且污染能够被完全去除。
(2)高分辨率：线宽达到22nm 及以下。
(3)高曝光灵敏度：≤10mJ/cm 2。
(4)低的LER ：≤1.5nm(3σ)。
光刻材料的三个性能参数Resolution 、Sensitivity 、LER(RSL)存在着平衡制约关系如图3所示[4]，可以用Z 因子表示它们之间的关联性，要提高光刻材料的性能必须同时提升三个性能参数RSL ，也就是提升Z 因子，Z 因子可以用来表征光刻材料的综合性能[5]。
图3光刻材料三个主要性能参数之间平衡制约关系Fig.3Trade-off among three principal resist performance targets3EUVL 光刻材料193nm 光刻使用的是CAR 光刻材料，它具有曝光灵敏度高的特点，非常适合曝光功率受光源能力限制的EUVL ，但它存在酸扩散引起的曝光区与非曝光区边界模糊效应，分辨率和线宽粗糙度难以满足要求，CAR 用于EUVL 需要进一步改良。
另一方面为了克服传统光刻CAR 材料固有的局限性，科研人员从基质材料、PAG 、曝光机理等方面入手，设计合成了各种新的光刻材料体系。
研究领域可分为CAR 和Non-CAR 两大体系，2009年CAR 份额约占全部材料的89%(图4)[6]。
图4EUV 光刻材料分布图(2009)Fig.4EUV resist portfolio in 20093.1聚对羟基苯乙烯及共聚物聚对羟基苯乙烯（Poly 4-hydroxystyrene ，PHS orPHOST ）受EUV 辐照后，二次电子产率比其他聚合物都要高，含有多苯环结构能够保证它在图形转移过程中具有较高抗蚀性。
所以PHS 或者与其他单体形成的共聚物(Hybrid)成为EUVL 的主要研究材料。
光刻材料由基质、带有保护基团的PHS &Hybrid(PAG)、酸猝灭剂和溶剂组成(图5)。
成膜后经前烘去除溶剂。
曝光时基质材料吸收EUV 产生二次电子，二次电子能量衰减后形成的热电子与PAG 作用产生酸，酸在后烘阶段扩散至保护基团处去除该基团，从而使曝光区与非曝光区在碱性显影剂如四甲基氢氧化铵(Tetramethylammonium hydroxide ，TMAH)水溶液作用下呈现较大的溶解度差别。
