先进制程用光刻胶及TMAH 显影液的改进

张之钧，尹云舰，李潇逸，倪芸岚，邢攸美

（杭州格林达电子材料股份有限公司，浙江 杭州 311228）

光刻是一种利用曝光、显影和刻蚀等工艺将光掩模上的图形转移到衬底材料上的工艺，是半导体器件制造工艺中的重要步骤。光刻工艺从G线（436 nm）、I 线（365 nm）、KrF（248 nm)发展到如今最为先进的ArF（193 nm）、极紫外（EUV），其进步离不开光刻胶及配套显影液试剂的不断发展。其中，光刻胶是一种被光源曝光前后，在显影液中溶解度会发生变化的有机物，是集成电路中微细图形加工的关键材料之一，其主要由感光化合物、基体材料和溶剂组成。光刻胶组分中的感光化合物具有一定的光敏特性，能够在曝光前后发生变化，并且对光刻胶在显影液中的溶解性产生影响；基体材料多为聚合物，在曝光前后，由于感光化合物的变化，其溶解度在显影液中也会有所变化；使用的溶剂一般为醇醚类有机溶剂。与光刻胶配套使用的显影液主要采用浓度为2.38 wt%的四甲基氢氧化铵（TMAH）水溶液，其为有机强碱性物质，在使用温度下性质稳定，但是也存在表面张力大、膨润等缺点。本文主要介绍几种先进光刻工艺中的光刻胶及配套显影液。

1 光刻胶

1.1 G 线、I 线光刻胶

光刻工艺最初使用的光源为紫外全谱，之后慢慢发展到使用G 线和I 线紫外光作为光源。在G 线和I 线光刻工艺中，光刻胶的基体材料主要为酚醛树脂，其由对甲酚、间甲酚与甲醛缩合得到，采用的感光化合物为重氮萘醌化合物。其曝光显影机理主要为：（1）在未曝光区，重氮萘醌与光刻胶基体酚醛树脂会形成分子间氢键、静电相互作用等，从而起到抑制溶解的作用，见图1；……