离子型光致产酸剂,简称离子型PAG,是以有机鎓盐为核心骨架的光敏功能性化合物。该类物质受光照触发光化学反应并释放质子酸,分子结构由有机鎓阳离子与反离子阴离子两部分组成。阳离子以二芳基碘鎓盐、三芳基硫鎓盐为代表;阴离子常见类型包含全氟磺酸根、樟脑磺酸根以及四(五氟苯基)硼酸根等。
不同于非离子型PAG依靠中性分子内化学键断裂实现产酸,离子型PAG的产酸机理为:鎓阳离子吸收光能后发生C-S⁺或C-I键裂解,生成的自由基中间体进一步夺取质子,形成与反离子匹配的共轭酸。
离子型PAG具备多项突出优势:可通过更换反离子灵活调控生成酸的强度,覆盖弱酸至超强酸区间;热稳定性明显优于非离子型PAG;在化学放大型光刻胶体系中产酸效率高。该产品的短板在于有机溶剂溶解性相对有限,在疏水性聚合物基质内易发生组分偏析现象。
依据阳离子结构划分,离子型PAG主要分为二芳基碘鎓盐与三芳基硫鎓盐两类。二芳基碘鎓盐因碘原子对13.5nm EUV光子具备较高吸收截面,在EUV光刻胶配方研发中备受关注;三芳基硫鎓盐则在KrF与ArF光刻胶中实现更为广泛的产业化应用。
离子型PAG的核心应用场景为半导体化学放大型光刻胶。在KrF(248 nm)光刻制程中,三芳基硫鎓盐类PAG与聚对羟基苯乙烯树脂体系复配,广泛应用于90nm至28nm技术节点的芯片制造。在ArF(193nm)光刻体系中,离子型PAG需要在193nm波长下保持高透光率与优异产酸效率,适配聚甲基丙烯酸酯类树脂基体。面向EUV光刻,离子型PAG的分子设计面临更为严苛的指标约束:既要在13.5nm极紫外波段实现光子高效捕获与酸生成,还需要严格抑制光解过程的气体析出,避免挥发性副产物污染EUV光学系统。
新思界
行业分析人士表示,在我国市场中,离子型PAG生产企业主要有湖北鼎龙控股股份有限公司、常州强力电子新材料股份有限公司、中节能万润股份有限公司等。其中,常州强力电子新材料股份有限公司已布局半导体i线、KrF及ArF光酸,其离子型光酸纯度>99.9%。
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