新式光刻胶：促进全新纳米技术光刻技术发展趋势
来源： 系统大全 2019/08/29 18:21
据英国布鲁克海文国家级实验室官方网站前不久报导，该试验室作用纳米材料研究所的专家选用最新消息产品研发的渗入生成科研开发出有机化学-无机物价键光刻胶。这类光刻胶具备较高的光刻饱和度，并保持了大高度的高像素硅纳米技术构造图样，可用以大批量生产全新电子元器件。
背景
以便提升电子元器件的响应速度并减少其功率，电子光学工业生产不断锲而不舍地加倍努力让特点规格越变越小。在现如今的手机上中，三极管一般 是10纳米技术（nm）的总宽，等于50个硅分子的总宽，乃至更小。
新式光刻胶：促进全新纳米技术光刻技术发展趋势 1纳米技术三极管平面图。以较高的精密度将三极管变小至这类规格下列，必须选用优秀的原材料来开展光刻。光刻技术，就是指在硅圆晶上印刷电路元器件以生产制造电子器件集成ic的关键技术性。在其中这项挑戰就是说开发设计经久耐用的“光刻胶”，也就是说是作为模版的原材料，将电源电路图样迁移到对元器件有效的衬底（比如硅）中。 自主创新 前不久，美国能源部布鲁克海文国家级实验室的科学研究客户设备公司办公室，即作用纳米材料研究所（CFN）的专家选用最新消息开发设计的渗入生成技术性，造就出有机化学高聚物聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）与无机物氧化铁融合而成的光刻胶。
因为成本低和高像素，PMMA是电子束光刻技术（EBL）中最普遍应用的光刻胶。在这类光刻技术中，电子器件被用以造就图样模版。殊不知，针对转化成特小特点规格所必需的光刻胶薄厚而言，当图样被蚀刻工艺到硅里时，一般 会刚开始溶解，没法造成需要的大“高度”（高宽比与总宽中间的占比）。 ：Ashwanth Subramanian、Ming Lu、Kim Kisslinger、Chang-Yong Nam、Nikhil Tiwale 在布鲁克海文国家级实验室作用纳米材料研究所。专家选用扫描仪透射电镜拍攝选用“价键”有机化学-无机物光刻胶蚀刻工艺的高辨别、大高度的硅纳米技术构造图象。
如同7月8日在线发布在《Journal of Materials Chemistry C》刊物上的一篇文章毕业论文所汇报的，这种“价键”有机化学-无机物光刻胶具备较高的光刻饱和度，并保持了大高度的高像素硅纳米技术构造图样。专家根据更改渗透到PMMA的氧化铁（或是这种不一样的无机物原素）的量，能够 对于特殊运用来调节这种主要参数。比如，全新的存储芯片件（比如闪存驱动器）将应用场景三维立体层叠构造来提升存储密度，因而必须巨大的高度；与此同时，很高的像素是将来CPU集成ic最关键的特点。 作用纳米材料研究所电子器件纳米材料工作组的博士研究生研究者、毕业论文首位创作者 Nikhil Tiwale 表达：“人们并非选用全新升级的生成计划方案，只是选用了这种仅存的光刻胶，这种便宜的氢氧化物，及其基本上每一纳米技术生产制造设备中能够寻找的一般机器设备。” 虽然专家以前明确提出过别的的价键光刻胶，可是他们大多数必须高电子器件使用量（抗压强度），涉及到繁杂的有机合成计划方案，或是必须价格昂贵的特有成份。因而，这种光刻胶不宜髙速、大批量地生产制造全新电子元器件。 技术性 传统上说，电子光学工业生产取决于电子光学光刻技术，可是它的像素遭受直射光刻胶的光源光波长的限定。殊不知，电子束光刻技术以及他纳米技术光刻技术，比如极紫外线光刻技术（EUVL），能够 攻克这一限定，由于电子器件和一般紫外线光的波长十分短。二项技术性中间的关键区别就是说曝出全过程。 Tiwale 表达：“在电子束光刻技术中，你必须一行行地载入你必须曝出的全部地区，很象用签字笔开展素描画。
相比而言，在极紫外线光刻技术中，你能多次曝出全部的地区，类似照相。从这一视角而言，电子束光刻技术适合科学研究主要用途，而极紫外线光刻技术更合适大批量生产。人们坚信，人们为电子束光刻技术所演试的计划方案，可立即运用于极紫外线光刻技术，最近包含三星手机以外的好几家企业正刚开始选用极紫外线光刻技术，为她们的7纳米材料连接点开发设计生产制造加工工艺。” 在此项科学研究中，专家选用分子层堆积（ALD）系统软件，这种表面层堆积纤薄塑料薄膜的规范纳米技术生产制造机器设备，将PMMA与氧化铁结合在一起。她们在将有涂PMMA塑料薄膜的衬底放进ALD反映室中以后，导入了铝前轮驱动物蒸气。这一蒸气根据PMMA孕妈內部的细微分子结构孔外扩散，与高聚物链內部的化合物融合到一块儿。
随后，她们导入了另这种前轮驱动物（比如水），与第一位前轮驱动物反映产生PMMA孕妈內部的氧化铁。这种流程一块儿组成了1个解决周期时间。 下边的平面图展现了造就价键有机化学-无机物光刻胶的全过程，这一全过程包含渗入生成、选用电子束光刻技术蚀刻工艺光刻胶、选用六氟化硫（SF6）离子轰击硅表层将图样蚀刻工艺到硅中。 随后，精英团队选用历经达8个解决周期时间的价键光刻胶开展电子束光刻。以便叙述不一样电子器件使用量下的光刻胶的饱和度，专家精确测量了曝出地区中的光刻胶薄厚的转变。原子力显微镜（这种用分子线度的特别细尖针跟踪表层地貌的光学显微镜）转化成的表层高度地图，及其根据椭圆偏振技术性（这种应用场景从表层反射面的偏振光的转变分辨塑料薄膜薄厚的技术性）得到的电子光学精确测量值说明，薄厚在小量的解决周期时间中慢慢转变，但却在额外的周期时间（比如较高的氧化铁含水量）中快速转变。 作用纳米材料研究所电子器件纳米材料工作组的生物学家 Chang-Yong Nam 监管了这一新项目，并与德克萨斯大学达拉斯校区管理科学与工程系专家教授 Jiyoung Kim 一块儿设计构思了这一念头。他表述道：“这一饱和度就是指光刻胶在遭受电子束直射后转变有着多快。曝出地区高宽比的陡变说明，针对更大总数的渗入周期时间而言，光刻胶的饱和度提升了，大概是初始PMMA光刻胶的6倍左右。”
专家也选用价键光刻胶在硅衬底中蚀刻工艺规律性的平行线和“弯管”（交叉线）图样，并将光刻胶的蚀刻工艺速度与衬底开展较为。 图为左：不一样特点规格（图形界限）的硅弯管形纳米技术图样的扫描仪透射电镜（SEM）图象。右：以高像素、大高度光刻的纳米技术图样的低倍放大sEM图象，间隔像素（图形界限再加间隙总宽，也就是说是线中间的间隙）为500纳米技术。 Nam 表达：“你必须让硅蚀刻工艺得比光刻胶迅速；不然光刻胶就会刚开始溶解。人们发觉，人们的价键光刻胶的蚀刻工艺挑选比，比价格昂贵的特有光刻胶（比如ZEP）和选用轻中度‘硬实’的掩膜层（比如sio2）避免图样衰退的技术性的蚀刻工艺挑选比要更高，可是必须额外的解决流程。” 如图所示，在2个解决周期时间以后，价键光刻胶的蚀刻工艺挑选比超出了ZEP（这种价格昂贵的光刻胶）。在4个周期时间以后，价键光刻胶比sio2（SiO2）的蚀刻工艺挑选高好40%。
将来 精英团队将科学研究价键光刻胶是怎样没有响应极紫外光直射的。她们早已刚开始选用布鲁克海文国家级实验室國家同步辐射灯源II（NSLS-II）的软x射线（与极紫外光光波长相对性应的动能范畴），并期待与工业生产小伙伴协作选用劳伦斯柏克利国家级实验室优秀灯源（ALS）x射线电子光学管理中心的专用型极紫外光光线。 Nam 表达：“极紫外线光刻技术光刻胶的有机化学层消化吸收的动能十分很弱。加上无机物原素，比如锡或锆，能够 使他们针对极紫外光更为比较敏感。人们期待探寻人们的计划方案怎样才能考虑极紫外线光刻技术的光刻胶特性规定。”
背景
以便提升电子元器件的响应速度并减少其功率，电子光学工业生产不断锲而不舍地加倍努力让特点规格越变越小。在现如今的手机上中，三极管一般 是10纳米技术（nm）的总宽，等于50个硅分子的总宽，乃至更小。
新式光刻胶：促进全新纳米技术光刻技术发展趋势 1纳米技术三极管平面图。以较高的精密度将三极管变小至这类规格下列，必须选用优秀的原材料来开展光刻。光刻技术，就是指在硅圆晶上印刷电路元器件以生产制造电子器件集成ic的关键技术性。在其中这项挑戰就是说开发设计经久耐用的“光刻胶”，也就是说是作为模版的原材料，将电源电路图样迁移到对元器件有效的衬底（比如硅）中。 自主创新 前不久，美国能源部布鲁克海文国家级实验室的科学研究客户设备公司办公室，即作用纳米材料研究所（CFN）的专家选用最新消息开发设计的渗入生成技术性，造就出有机化学高聚物聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）与无机物氧化铁融合而成的光刻胶。
因为成本低和高像素，PMMA是电子束光刻技术（EBL）中最普遍应用的光刻胶。在这类光刻技术中，电子器件被用以造就图样模版。殊不知，针对转化成特小特点规格所必需的光刻胶薄厚而言，当图样被蚀刻工艺到硅里时，一般 会刚开始溶解，没法造成需要的大“高度”（高宽比与总宽中间的占比）。 ：Ashwanth Subramanian、Ming Lu、Kim Kisslinger、Chang-Yong Nam、Nikhil Tiwale 在布鲁克海文国家级实验室作用纳米材料研究所。专家选用扫描仪透射电镜拍攝选用“价键”有机化学-无机物光刻胶蚀刻工艺的高辨别、大高度的硅纳米技术构造图象。
如同7月8日在线发布在《Journal of Materials Chemistry C》刊物上的一篇文章毕业论文所汇报的，这种“价键”有机化学-无机物光刻胶具备较高的光刻饱和度，并保持了大高度的高像素硅纳米技术构造图样。专家根据更改渗透到PMMA的氧化铁（或是这种不一样的无机物原素）的量，能够 对于特殊运用来调节这种主要参数。比如，全新的存储芯片件（比如闪存驱动器）将应用场景三维立体层叠构造来提升存储密度，因而必须巨大的高度；与此同时，很高的像素是将来CPU集成ic最关键的特点。 作用纳米材料研究所电子器件纳米材料工作组的博士研究生研究者、毕业论文首位创作者 Nikhil Tiwale 表达：“人们并非选用全新升级的生成计划方案，只是选用了这种仅存的光刻胶，这种便宜的氢氧化物，及其基本上每一纳米技术生产制造设备中能够寻找的一般机器设备。” 虽然专家以前明确提出过别的的价键光刻胶，可是他们大多数必须高电子器件使用量（抗压强度），涉及到繁杂的有机合成计划方案，或是必须价格昂贵的特有成份。因而，这种光刻胶不宜髙速、大批量地生产制造全新电子元器件。 技术性 传统上说，电子光学工业生产取决于电子光学光刻技术，可是它的像素遭受直射光刻胶的光源光波长的限定。殊不知，电子束光刻技术以及他纳米技术光刻技术，比如极紫外线光刻技术（EUVL），能够 攻克这一限定，由于电子器件和一般紫外线光的波长十分短。二项技术性中间的关键区别就是说曝出全过程。 Tiwale 表达：“在电子束光刻技术中，你必须一行行地载入你必须曝出的全部地区，很象用签字笔开展素描画。
相比而言，在极紫外线光刻技术中，你能多次曝出全部的地区，类似照相。从这一视角而言，电子束光刻技术适合科学研究主要用途，而极紫外线光刻技术更合适大批量生产。人们坚信，人们为电子束光刻技术所演试的计划方案，可立即运用于极紫外线光刻技术，最近包含三星手机以外的好几家企业正刚开始选用极紫外线光刻技术，为她们的7纳米材料连接点开发设计生产制造加工工艺。” 在此项科学研究中，专家选用分子层堆积（ALD）系统软件，这种表面层堆积纤薄塑料薄膜的规范纳米技术生产制造机器设备，将PMMA与氧化铁结合在一起。她们在将有涂PMMA塑料薄膜的衬底放进ALD反映室中以后，导入了铝前轮驱动物蒸气。这一蒸气根据PMMA孕妈內部的细微分子结构孔外扩散，与高聚物链內部的化合物融合到一块儿。
随后，她们导入了另这种前轮驱动物（比如水），与第一位前轮驱动物反映产生PMMA孕妈內部的氧化铁。这种流程一块儿组成了1个解决周期时间。 下边的平面图展现了造就价键有机化学-无机物光刻胶的全过程，这一全过程包含渗入生成、选用电子束光刻技术蚀刻工艺光刻胶、选用六氟化硫（SF6）离子轰击硅表层将图样蚀刻工艺到硅中。 随后，精英团队选用历经达8个解决周期时间的价键光刻胶开展电子束光刻。以便叙述不一样电子器件使用量下的光刻胶的饱和度，专家精确测量了曝出地区中的光刻胶薄厚的转变。原子力显微镜（这种用分子线度的特别细尖针跟踪表层地貌的光学显微镜）转化成的表层高度地图，及其根据椭圆偏振技术性（这种应用场景从表层反射面的偏振光的转变分辨塑料薄膜薄厚的技术性）得到的电子光学精确测量值说明，薄厚在小量的解决周期时间中慢慢转变，但却在额外的周期时间（比如较高的氧化铁含水量）中快速转变。 作用纳米材料研究所电子器件纳米材料工作组的生物学家 Chang-Yong Nam 监管了这一新项目，并与德克萨斯大学达拉斯校区管理科学与工程系专家教授 Jiyoung Kim 一块儿设计构思了这一念头。他表述道：“这一饱和度就是指光刻胶在遭受电子束直射后转变有着多快。曝出地区高宽比的陡变说明，针对更大总数的渗入周期时间而言，光刻胶的饱和度提升了，大概是初始PMMA光刻胶的6倍左右。”
专家也选用价键光刻胶在硅衬底中蚀刻工艺规律性的平行线和“弯管”（交叉线）图样，并将光刻胶的蚀刻工艺速度与衬底开展较为。 图为左：不一样特点规格（图形界限）的硅弯管形纳米技术图样的扫描仪透射电镜（SEM）图象。右：以高像素、大高度光刻的纳米技术图样的低倍放大sEM图象，间隔像素（图形界限再加间隙总宽，也就是说是线中间的间隙）为500纳米技术。 Nam 表达：“你必须让硅蚀刻工艺得比光刻胶迅速；不然光刻胶就会刚开始溶解。人们发觉，人们的价键光刻胶的蚀刻工艺挑选比，比价格昂贵的特有光刻胶（比如ZEP）和选用轻中度‘硬实’的掩膜层（比如sio2）避免图样衰退的技术性的蚀刻工艺挑选比要更高，可是必须额外的解决流程。” 如图所示，在2个解决周期时间以后，价键光刻胶的蚀刻工艺挑选比超出了ZEP（这种价格昂贵的光刻胶）。在4个周期时间以后，价键光刻胶比sio2（SiO2）的蚀刻工艺挑选高好40%。
将来 精英团队将科学研究价键光刻胶是怎样没有响应极紫外光直射的。她们早已刚开始选用布鲁克海文国家级实验室國家同步辐射灯源II（NSLS-II）的软x射线（与极紫外光光波长相对性应的动能范畴），并期待与工业生产小伙伴协作选用劳伦斯柏克利国家级实验室优秀灯源（ALS）x射线电子光学管理中心的专用型极紫外光光线。 Nam 表达：“极紫外线光刻技术光刻胶的有机化学层消化吸收的动能十分很弱。加上无机物原素，比如锡或锆，能够 使他们针对极紫外光更为比较敏感。人们期待探寻人们的计划方案怎样才能考虑极紫外线光刻技术的光刻胶特性规定。”
