全氟辛基磺酸盐（PFOS）在光刻胶中的作用很重要。以下是PFOS在光刻胶中的三大主要作用，以及用替代材料取代他们时的可能影响。
均匀涂布性
光刻胶涂布均匀性受到许多因素的限制，其中一些因素和表面张力有关。条纹状排列是有规则的厚度变化引起的，它自晶片中心向外发散，就象车轮轮辐一样。条纹状排列源自Benard对流圈，其驱动力即为表面张力。当温度升高时，液体的表面张力会随之降低，使完全平整的液体膜变得不再稳定。此时，微小的温度变动会导致Benard对流圈（即所谓Maragoni不稳定性）的形成。Benard对流圈的侧壁升高后将导致厚度发生变化。在旋转涂布的过程中，Benard对流圈会通过离心力继续延伸，在从混沌到有序的转变中互相碰撞形成条纹状排列。烘烤过程中，光刻胶膜再次熔化时也会形成Benard对流圈，特别是光刻胶较厚时。裸眼可见的Benard对流圈会在光刻胶和涂料中形成“橘皮”效应。表面活性剂可用于降低液体表面张力，减小Maragoni效应和Benard对流圈侧壁高度
。PFOS表面活性剂的效果特别好，目前已有一些非PFOS替代材料面市。
表层抗反射层（ARC） 表层ARC的作用是减弱光刻胶驻波效应，同时起到防止光刻胶污染的阻隔层作用。为了减弱驻波效应，表层ARC的折射率必须尽可能接近光刻胶折射率的平方根。只有氟化材料能满足这样的要求。为了使用方便，商业用表层ARC可溶于水，显影时被除去。最初的表层ARC配方中含有水溶性非氟化树脂和水溶性氟化化合物，分别具有成膜性和低折射率。其中，氟化组分为全氟化烷基取代的酸，例如PFOA或PFOS。新配方设计时要避免使用稳定、有生物体内积聚效应和毒性的PBT材料或可能生成PBT的材料，通常采用碳链较短的同类物取代PFOS。然而，这些材料减小折射率男式系汀７酆衔锸强⑽轕FOA和PFOS表层ARC的一个重要方向，它在一个分子内结合了成膜和减小折射率两项功能。同样，这些材料在分解过程中不允许形成任何PBT化合物。研究人员已经为248nm和更长波长找到了合适的替代产品，但是193nm及以下波长仍然处于摸索阶段。我们明显感觉到目前还很缺乏不含PFOS的替代产品，因为表层ARC也是193nm光刻胶薄膜的必备保护层，用于防止光刻胶从空气中吸收ppb级的碱，造成对光刻胶的污染。
光敏产酸剂（PAG） 248nm和更短波长的光刻胶曝光时要依赖于化学增强反应原理。反应时，吸收的光子使光敏产酸剂（PAG）分解，生成酸催化剂。产生的酸通常为磺酸。由于全氟烷基磺酸盐（PFAS）产生的酸性很强，因此是最常用的PAG。至于248nm新产品，尽管有些困难，我们还是可以为之设计使用非氟化酸的光刻胶。然而，对之重新进行质量认证是极其昂贵和花费时间的。对于193nm光刻来说，使用PFAS PAG是不可避免的，因为光刻胶中的丙烯酸树脂会显著降低酸的离解程度，所以只有最强的酸才能有效催化官能团去保护反应，从而改变其溶解度。在157nm光刻中，PFAS PAG再次被选用。过去，在需要强酸性和低扩散性的光刻胶时主要采用PFOS PAG;今天，基本上所有的新光刻胶都不再使用PFOS，无生物体内积聚效应的全氟化丁基磺酸盐（PFBS）成为最主要的替代物。
来源:半导体国际 作者: 时间:2004/4/20 0:00:00
