近年來(lái)，極紫外（EUV）光刻一直被認(rèn)為是下一個(gè)可行的光刻方案。然而，在光學(xué)系統(tǒng)、掩膜版、光刻膠材料等方面的技術(shù)難題阻礙了這一技術(shù)的應(yīng)用。例如，EUV光掩膜系統(tǒng)已經(jīng)由原來(lái)的透射式改為反射式，這已經(jīng)被證明是一個(gè)很有挑戰(zhàn)性的過(guò)渡，目前EUV scanner的出貨正在加速。同時(shí)，EUV掩膜以及解決缺陷問(wèn)題需要用到的薄膜正在研發(fā)中。

為了滿足EUV對(duì)光刻膠的要求，光刻膠廠家最初通過(guò)調(diào)整光刻膠配方、添加劑、PAG對(duì)現(xiàn)在的193nm光刻膠進(jìn)行重新計(jì)算，以適用于EUV。雖然這是一個(gè)符合成本效益的方法，但這樣一來(lái)限制了線寬粗糙度（LWR）、靈敏度以及分辨率。LWR是通過(guò)圖形沿長(zhǎng)度方向?qū)挾鹊碾S機(jī)變化定義的。隨著光刻圖形尺寸越來(lái)越小，圖形側(cè)壁的缺陷成為了圖形誤差的一大來(lái)源。此外，根據(jù)先前的研究結(jié)果，高LWR已歸因于聚合物的使用。其他影響LER值的因素有散射噪聲、PAG位置、酸擴(kuò)散以及顯影液的選擇。幾乎沒(méi)有商用材料可以保證LWR在3nm以下，所以更高靈敏度的光刻膠有待開(kāi)發(fā)。

大約在3年前，光刻膠用戶開(kāi)始推廣新的光刻膠——分子光刻膠（Molecular resists）。因此目前分子光刻膠已經(jīng)專(zhuān)注于解決聚合物尺寸、多分散性以及濃度的問(wèn)題。與傳統(tǒng)的基于聚合物的光刻膠懸浮液不同，分子膠的配方是以小分子為基礎(chǔ)的。有很多分子系統(tǒng)正在被用于此項(xiàng)研究，位于Irresistible Materials的團(tuán)隊(duì)已經(jīng)研發(fā)出一種新材料——多觸發(fā)光刻膠（multitrigger resist），這是化學(xué)放大分子光刻膠的一大進(jìn)展，借此可以實(shí)現(xiàn)高分辨率、高靈敏度、低LWR。

在現(xiàn)有的多觸發(fā)材料中，光刻膠的曝光過(guò)程引入了催化反應(yīng)，類(lèi)似于化學(xué)放大膠，如圖1（a）所示。然而，與一個(gè)光酸分子會(huì)引起一次曝光不同，本文采用多個(gè)光敏劑（photoinitiators）激發(fā)多個(gè)光敏感分子。然后這些分子相互反應(yīng)完成一次光刻膠曝光，同時(shí)產(chǎn)生光敏劑（photoinitiators）。在大量激活的光敏劑（photoinitiators）區(qū)域（如一個(gè)圖形中間的高劑量區(qū)域），被激活的光刻膠成分距離很近，如圖1（b）所示。連續(xù)多次發(fā)生的光刻膠反應(yīng)可以過(guò)得較高的對(duì)比度。相反，對(duì)于只有一小部分光敏劑（photoinitiators）被激活的區(qū)域（如一個(gè)圖形邊緣的低劑量區(qū)域），被激活的光刻膠成分距離較遠(yuǎn)以致很難發(fā)生反應(yīng)，如圖1（c）所示。隨著激活光敏劑（photoinitiators）被移除之后催化反應(yīng)停止。利用這種方法，本文的多觸發(fā)機(jī)制使得圖形邊緣處的化學(xué)梯度增加，同時(shí)減小酸的擴(kuò)散。

圖1 （a）應(yīng)用于極紫外光刻的傳統(tǒng)化學(xué)放大膠的機(jī)理；（b）高劑量區(qū)域的多觸發(fā)機(jī)制；（c）低劑量區(qū)域的多觸發(fā)機(jī)制

在接觸通圖形上驗(yàn)證了多觸發(fā)光刻膠，如圖2所示。實(shí)驗(yàn)采用的勞倫斯伯克利國(guó)家實(shí)驗(yàn)室（Lawrence Berkeley National Laboratory）的微場(chǎng)曝光工具（MicrofieldExposure Tool）。該工具是目前分辨率最高的極紫外光刻工具（數(shù)值孔徑為0.3）。其中，曝光劑量小于20mJ/cm2，通孔圖形中最小的關(guān)鍵尺寸為25nm。

圖2 25nm半周期接觸孔的SEM圖片。該圖形由勞倫斯伯克利國(guó)家實(shí)驗(yàn)室（Lawrence Berkeley National Laboratory）的微場(chǎng)曝光工具（MicrofieldExposure Tool）獲得，曝光劑量為17.6mJ/cm2。

與傳統(tǒng)技術(shù)相比，該多觸發(fā)系統(tǒng)有很多優(yōu)勢(shì)。例如，采用該系統(tǒng)，不需要進(jìn)行后烘工序（這點(diǎn)與大多數(shù)化學(xué)放大光刻膠系統(tǒng)不同），這進(jìn)一步縮短了工序周期。另一個(gè)優(yōu)勢(shì)是，該光刻膠是有機(jī)的，這意味著可以利用現(xiàn)成的金屬還原技術(shù)和刻蝕工藝。使用現(xiàn)有的刻蝕工序不需要進(jìn)行昂貴且漫長(zhǎng)的新的刻蝕工藝的研發(fā)。

與現(xiàn)有光刻膠系統(tǒng)（即基于化學(xué)放大的光刻膠系統(tǒng)）相比，有低成本、高感光速度，和高分辨率的好處和優(yōu)勢(shì)。該光刻膠是非金屬的，且適用于批量生產(chǎn)。

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