项目简介

随着光刻装备与技术的不断发展，大规模集成电路逐渐成为整个装备制造业的基础。光刻是大规模集成电路生产中最重要的工序之一，其中光刻胶是光刻技术中最基本、最必不可少的消耗材料。极紫外光刻（EUV光刻）被认为是下一代光刻的最佳候选方案，在不久的将来是解决下一代超高分辨光刻的最可能途径。EUV光刻胶是EUV光刻技术的一个重要组成部分，对于EUV光刻技术的市场化有着重大意义。

EUV光刻需要在高真空条件下进行，为了保证所研制的光刻胶材料和光刻胶体系可以在EUV光刻设备上得到应用，需要研究高真空下光刻胶主体材料和各种辅助材料的挥发性能、在EUV光照条件下的分解及其气体释放性质。本项目建立了高真空挥发组份检测方法以及EUV光照下气体释放分析检测方法，研制了两套高真空下挥发组份的检测设备，分别对无光照条件下高真空时体系挥发组份的检测和在EUV光照条件下光刻胶体系分解释放气体组份的检测。

技术优势

本项目研发的系列基于分子玻璃的极紫外光刻胶材料克服了传统的高分子光刻胶材料难以突破的光刻线边粗糙度（LER）的限制，并具有较高的灵敏度。

研发了3种光刻胶主体材料并配制了4个光刻胶基础配方，利用上海光源和瑞士光源同步辐射EUV干涉光刻技术，实现了EUV刻线宽度小于20nm的光刻。线边粗糙度LER稳定地达到2-3nm，部分光刻图案的LER低于2nm。具有自主知识产权的EUV光刻胶的刻线宽度和灵敏度与国际先进水平相当，线边粗糙度好于国际先进水平，为进一步开展超高精细光刻奠定了材料基础。

以设备的真空检测体系测试真空度的变化，通过检测一定曝光量下的产气总量计算光刻胶体系的产气速率；并利用质谱仪分析产气组份，从而对光刻胶的组成进行优化。检测结果表明，所研发的EUV光刻胶在气体释放方面处于国际先进水平。

应用市场

由于EUV光刻尚未进入商品生产，预计将在近年从国际大型集成电路公司开始应用。本研究目前属于前瞻性研究，已经取得了非常好阶段性研究成果。尚需进一步开展放大工艺研究和工业化研究，为即将到来的EUV时代提供技术储备。预计极紫外光刻机将是下一代主流超高精细光刻机，与之配套的极紫外光刻胶也将迎来迅速发展的契机。

从光刻胶的发展历程看，现在是进行极紫外光刻胶材料研发的最佳时机。ASML公司的试商用NXE 3300、NXE 3300B极紫外光刻机尚没有进行大规模应用，极紫外光刻尚没有进入商品市场。为了与极紫外光刻机同步进行市场推广，目前国际上的一些主要的光刻胶供应企业也是处于研发和样品送检阶段。作为高附加值的精细化学品，光刻胶主体材料与极紫外光刻胶成品具有可以预见的广阔的市场前景。基于研发的光刻胶主体材料还可以开发出其他曝光波长的光刻胶，如现在正在应用的193nm和193nm 浸没式光刻的光刻胶，扩展市场应用范围。

具有自主知识产权的EUV光刻胶的成功研发，填补了我国在超高精细光刻胶研发领域的空白，将为摆脱国内高档光刻胶材料完全依赖进口的格局，促进我国集成电路制造产业的健康发展起到积极的促进作用。在此工作的基础上，以获得的光刻胶主体材料为核心，通过配方和工艺研发，实现了193nm曝光机光刻，为我国开展193nm和193nm浸没式光刻胶的研发打下了基础。

知识产权

本项研究已申请中国发明专利9项，PCT国际发明专利2项，专利内容涵盖了极紫外光刻胶关键材料的制备、光刻胶配方和光刻胶检测装置等，形成了初步的知识产权体系。目前，国内专利开始陆续进入专利授权前的书面意见答复过程，PCT专利已经进入美国、日本国家状态。专利清单如下：

1）极紫外(EUV)光刻胶超高真空热处理检测装置与方法。专利申请号：201110315017.2。

2）以四苯基呋喃、四苯基吡咯、四苯基噻吩和五苯基吡啶为核的分子玻璃光刻胶。专利申请号：201210070713.6。

3）含双酚A骨架结构的分子玻璃光刻胶及其制备方法和应用。专利申请号：201210156675.6。

4）极紫外光刻胶曝光检测装置与方法。专利申请号：201210113099.7。

5）1,3,5-三（4-N,N’-二烷基苯胺）苯类有机化合物及其合成方法。申请号：201210231157.6。

6）星形金刚烷衍生物分子玻璃及其制备方法、应用。专利申请号：201210438668.5。

7）分子玻璃正性光刻胶及其图案化方法。申请号：201210496999.4。

8）螺芴衍生物分子玻璃及其制备方法和光刻中应用。申请号：201380000139.X。

9）一种星形四苯基乙烯衍生物分子玻璃、正性光刻胶、正性光刻胶涂层及其应用。专利申请号：201310499686.9。

10）Molecular glass photoresist with bisphenol A skeleton structure and preparation method and application thereof. 专利申请号：PCT/CN2012/075707。

11）Synthesis of 9,9’-spirobifluorene derivatives as molecular glass photoresists for photolithography. 专利申请号：PCT/CN2013/070825。

12）Guoqiang Yang, Jian Xu, Li Chen, Shuangqing Wang, Shayu Li. Institute of Chemistry, Chinese Academy of Sciences. Molecular glass photoresists containing bisphenol A framework and method for preparing the same and use thereof.

US Patent Application Number: 14385238.

13）ビスフェノールA骨格構造含有の分子性ガラスフォトレジスト及びその製造方法並びに応用。日本发明专利（已经提交日本专利申请）。