光刻胶是光刻工艺的中心材料:光刻胶又称光致抗蚀剂,它是指由感光树脂、增感剂和溶剂三种主要成分构成的对光敏感的混合液体。在紫外光、电子束、离子束、X 射线等辐射的作用下,其感光树脂的溶解度及亲和性由于光固化反应而发生变化,经适当溶剂处理,溶去可溶部分可获得所需图像。生产光刻胶的原料包括光引发剂(包括光增感剂、光致产酸剂)、光刻胶树脂、单体及其他助剂等。光刻胶作为光刻曝光的中心材料,其分辨率是光刻胶实现器件的关键尺寸(如器件线宽)的衡量值,光刻胶分辨率越高形成的图形关键尺寸越小。对比度是指光刻胶从曝光区到非曝光区过渡的陡度,对比度越高,形成图形的侧壁越陡峭,图形完成度更好。光刻技术是借用照相技术、平板印刷技术的基础上发展起来的半导体关键工艺技术。深圳图形光刻

整个光刻显影过程中,TMAH没有同PHS发生反应。负性光刻胶的显影液。二甲苯。清洗液为乙酸丁脂或乙醇、三氯乙烯。显影中的常见问题:a、显影不完全(IncompleteDevelopment)。表面还残留有光刻胶。显影液不足造成;b、显影不够(UnderDevelopment)。显影的侧壁不垂直,由显影时间不足造成;c、过度显影(OverDevelopment)。靠近表面的光刻胶被显影液过度溶解,形成台阶。显影时间太长。硬烘方法:热板,100~130C(略高于玻璃化温度Tg),1~2分钟。目的:完全蒸发掉光刻胶里面的溶剂(以免在污染后续的离子注入环境,例如DNQ酚醛树脂光刻胶中的氮会引起光刻胶局部爆裂);甘肃激光器光刻接触式光刻机,曝光时,光刻版压在涂有光刻胶的衬底上,优点是设备简单,分辨率高,没有衍射效应。

不同波长的光刻光源要求截然不同的光刻设备和光刻胶材料。在20世纪80年代,半导体制成的主流工艺尺寸在1.2um(1200nm)至0.8um(800nm)之间。那时候波长436nm的光刻光源被普遍使用。在90年代前半期,随着半导体制程工艺尺寸朝0.5um(500nm)和0.35um(350nm)演进,光刻开始采用365nm波长光源。436nm和365nm光源分别是高压汞灯中能量较高,波长较短的两个谱线。高压汞灯技术成熟,因此较早被用来当作光刻光源。使用波长短,能量高的光源进行光刻工艺更容易激发光化学反应、提高光刻分别率。
光刻胶是微电子技术中微细图形加工的关键材料之一,特别是近年来大规模和超大规模集成电路的发展,更是促进了光刻胶的研究开发和应用。印刷工业是光刻胶应用的另一重要领域。1954 年由明斯克等人首先研究成功的聚乙烯醇肉桂酸脂就是用于印刷工业的,以后才用于电子工业。光刻胶是一种有机化合物,它被紫外光曝光后,在显影溶液中的溶解度会发生变化。硅片制造中所用的光刻胶以液态涂在硅片表面,而后**燥成胶膜。光刻胶的技术复杂,品种较多。根据其化学反应机理和显影原理,可分负性胶和正性胶两类。光照后形成不可溶物质的是负性胶;反之,对某些溶剂是不可溶的,经光照后变成可溶物质的即为正性胶。利用这种性能,将光刻胶作涂层,就能在硅片表面刻蚀所需的电路图形。基于感光树脂的化学结构,光刻胶可以分为三种类型。正胶光刻的基本流程:衬底清洗、前烘以及预处理,涂胶、软烘、曝光、显影、图形检查,后烘。

通常来说,在使用工艺方法一致的情况下,波长越短,加工分辨率越佳。静态旋转法:首先把光刻胶通过滴胶头堆积在衬底的中心,然后低速旋转使得光刻胶铺开,再以高速旋转甩掉多余的光刻胶。在高速旋转的过程中,光刻胶中的溶剂会挥发一部分。静态涂胶法中的光刻胶堆积量非常关键,量少了会导致光刻胶不能充分覆盖硅片,量大了会导致光刻胶在硅片边缘堆积甚至流到硅片的背面,影响工艺质量。动态喷洒法:随着硅片尺寸越来越大,静态涂胶已经不能满足较新的硅片加工需求。广东省科学院半导体研究所。根据曝光方式的不同,光刻机主要分为接触式,接近式以及投影式三种。深圳图形光刻
非接触式曝光,掩膜板与光刻胶层的略微分开,可以避免与光刻胶直接接触而引起的掩膜板损伤。深圳图形光刻
一般微电子化学品具有一定的腐蚀性,对生产设备有较高的要求,且生产环境需要进行无尘或微尘处理。制备较优微电子化学品还需要全封闭、自动化的工艺流程,以避免污染,提高质量。因此,光刻胶等微电子化学品生产在安全生产、环保设备、生产工艺系统、过程控制体系以及研发投资等方面要求较高。如果没有强大的资金实力,企业就难以在设备、研发和技术服务上取得竞争优势,以提升可持续发展能力。因此,光刻胶这样的微电子化学品行业具备较高的资金壁垒。深圳图形光刻
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