光刻膠知識簡介

1、光刻膠知識簡介光刻膠知識簡介:    一.光刻膠的定義(photoresist)又稱光致抗蝕劑，由感光樹脂、增感劑（見光譜增感染料）和溶劑三種主要成分組成的對光敏感的混合液體。感光樹脂經光照后，在曝光區(qū)能很快地發(fā)生光固化反應，使得這種材料的物理性能，特別是溶解性、親合性等發(fā)生明顯變化。經適當?shù)娜軇┨幚?，溶去可溶性部分，得到所需圖像（見圖光致抗蝕劑成像制版過程）。二.光刻膠的分類光刻膠的技術復雜，品種較多。根據(jù)其化學反應機理和顯影原理，可分負性膠和正性膠兩類。光照后形成不可溶物質的是負性膠；反之，對某些溶劑是不可溶的，經光照后變成可溶物質的即為正性膠。利用這種性能，

2、將光刻膠作涂層，就能在硅片表面刻蝕所需的電路圖形?；诟泄鈽渲幕瘜W結構，光刻膠可以分為三種類型。光聚合型采用烯類單體，在光作用下生成自由基，自由基再進一步引發(fā)單體聚合，最后生成聚合物，具有形成正像的特點。光分解型采用含有疊氮醌類化合物的材料，經光照后,會發(fā)生光分解反應,由油溶性變?yōu)樗苄裕梢灾瞥烧阅z.光交聯(lián)型采用聚乙烯醇月桂酸酯等作為光敏材料,在光的作用下,其分子中的雙鍵被打開，并使鏈及鏈之間發(fā)生交聯(lián)，形成一種不溶性的網狀結構，而起到抗蝕作用，這是一種典型的負性光刻膠?？逻_公司的產品KPR膠即屬此類。 三.光刻膠的化學性質    

3、0; a、傳統(tǒng)光刻膠：正膠和負膠。 光刻膠的組成：樹脂（resin/polymer），光刻膠中不同材料的粘合劑，給及光刻膠的機械及化學性質（如粘附性、膠膜厚度、熱穩(wěn)定性等）；感光劑，感光劑對光能發(fā)生光化學反應；溶劑（Solvent），保持光刻膠的液體狀態(tài)，使之具有良好的流動性；添加劑（Additive），用以改變光刻膠的 某些特性，如改善光刻膠發(fā)生反射而添加染色劑等。負性光刻膠。樹脂是聚異戊二烯，一種天然的橡膠；溶劑是二甲苯；感光劑是一種經過曝光后釋放出氮氣的光敏劑，產生的自由基在橡膠分子間形成交聯(lián)。從而變得不溶于顯影液。負性光刻膠在曝光區(qū)由溶劑引起泡漲；曝光時光刻膠容易及氮氣反應而

4、抑制交聯(lián)。正性光刻膠。樹脂是一種叫做線性酚醛樹脂的酚醛甲醛，提供光刻膠的粘附性、化 學抗蝕性，當沒有溶解抑制劑存在時，線性酚醛樹脂會溶解在顯影液中；感光劑是光敏化合物（PAC，Photo Active Compound），最常見的是重氮萘醌（DNQ），在曝光前，DNQ是一種強烈的溶解抑制劑，降低樹脂的溶解速度。在紫外曝光后，DNQ在光刻膠中化學 分解，成為溶解度增強劑，大幅提高顯影液中的溶解度因子至100或者更高。這種曝光反應會在DNQ中產生羧酸，它在顯影液中溶解度很高。正性光刻膠具有很好的對比度，所以生成的圖形具有良好的分辨率。b、化學放大光刻膠（CAR，Chemical Amplified

5、 Resist）。樹脂是具有化學基團保護（t-BOC）的聚乙烯（PHS）。有保護團的樹脂不溶于水；感光劑是光酸產生劑（PAG，Photo Acid Generator），光刻膠曝光后，在曝光區(qū)的PAG發(fā)生光化學反應會產生一種酸。該酸在曝光后熱烘（PEB，Post Exposure Baking）時，作為化學催化劑將樹脂上的保護基團移走，從而使曝光區(qū)域的光刻膠由原來不溶于水轉變?yōu)楦叨热苡谝运疄橹饕煞值娘@影液?；瘜W放大光刻膠 曝光速度非?？?，大約是DNQ線性酚醛樹脂光刻膠的10倍；對短波長光源具有很好的光學敏感性；提供陡直側墻，具有高的對比度；具有0.25m及其以下 尺寸的高分辨率。 

6、    四.光刻膠的技術參數(shù)a、分辨率（resolution) 區(qū)別硅片表面相鄰圖形特征的能力。一般用關鍵尺寸（CD，Critical Dimension）來衡量分辨率。形成的關鍵尺寸越小，光刻膠的分辨率越好。b、對比度（Contrast）。指光刻膠從曝光區(qū)到非曝光區(qū)過渡的陡度。對比度越好，形成圖形的側壁越陡峭，分辨率越好。c、敏感度（Sensitivity）。光刻膠上產生一個良好的圖形所需一定波長光的最小能量值（或最小曝光量）。單位：毫焦/平方厘米或mJ/cm2。光刻膠的敏感性對于波長更短的深紫外光（DUV）、極深紫外光（EUV）等尤為重要。d、粘滯性

7、/黏度（Viscosity）。衡量光刻膠流動特性的參數(shù)。粘滯性隨著光刻膠中的溶劑的減少而增加；高的粘滯性會產生厚的光刻膠；越小的粘滯性，就有越均勻的光刻膠厚度。光刻膠的比重（SG，Specific Gravity）是衡量光刻膠的密度的指標。它及光刻膠中的固體含量有關。較大的比重意味著光刻膠中含有更多的固體，粘滯性更高、流動性更差。粘度的單位：泊（poise），光刻膠一般用厘泊（cps，厘泊為1%泊）來度量。百分泊即厘泊為絕對粘滯率；運動粘滯率定義為：運動粘滯率=絕對粘滯率/比重。 單位：百分斯托克斯（cs）cps/SG。e、粘附性（Adherence）。表征光刻膠粘著于襯底的強度。光刻膠的粘附

8、性不足會導致硅片表面的圖形變形。光刻膠的粘附性必須經受住后續(xù)工藝（刻蝕、離子注入等）。f、抗蝕性（Anti-etching）。光刻膠必須保持它的粘附性，在后續(xù)的刻蝕工序中保護襯底表面。耐熱穩(wěn)定性、抗刻蝕能力和抗離子轟擊能力。g、表面張力（Surface Tension）。液體中將表面分子拉向液體主體內的分子間吸引力。光刻膠應該具有比較小的表面張力，使光刻膠具有良好的流動性和覆蓋。h、存儲和傳送（Storage and Transmission）。能量（光和熱）可以激活光刻膠。應該存儲在密閉、低溫、不透光的盒中。同時必須規(guī)定光刻膠的閑置期限和存貯溫度環(huán)境。一旦超過存儲時間或較高的溫度范圍，負膠會

9、發(fā)生交聯(lián)，正膠會發(fā)生感光延遲。五.光刻膠的應用領域模擬半導體（Analog Semiconductors）發(fā)光二極管（Light-Emitting Diodes LEDs）微機電系統(tǒng)（MEMS）太陽能光伏（Solar PV）微流道和生物芯片（Microfluidics & Biochips）光電子器件/光子器件（Optoelectronics/Photonics）封裝（Packaging）六.光刻膠的發(fā)展趨勢中國的微電子和平板顯示產業(yè)發(fā)展迅速，帶動了光刻膠材料及高純試劑供應商等產業(yè)鏈中的相關配套企業(yè)的建立和發(fā)展。特別是2009年LED（發(fā)光二極管）的迅猛發(fā)展，更加有力地推動了光刻膠產業(yè)

10、的發(fā)展。中國的光刻膠產業(yè)市場在原有分立器件、IC、LCD（液晶顯示器）的基礎上，又加入了LED,再加上光伏的潛在市場，到2019年中國的光刻膠市場將超過20億元，將占國際光刻膠市場比例的10%以上。從國內相關產業(yè)對光刻膠的需求量來看，目前主要還是以紫外光刻膠的用量為主，其中的中小規(guī)模（5m以上技術）及大規(guī)模集成電路（5m、23m、 0.81.2m技術）企業(yè)、分立器件生產企業(yè)對于紫外負型光刻膠的需求總量將分別達到100噸/年150噸/年；用于集成電路、液晶顯示的紫外正性光刻膠及用于LED的紫外正負性光刻膠的需求總量在700噸/年800噸/年之間。但是超大規(guī)模集成電路深紫外248nm（0.18-0.13um技術）及193nm（90nm、65nm及45nm的技術）光刻膠隨著Intel大連等數(shù)條大尺寸線的建立，需求量也及日俱增。七.光刻膠的研究方向 從工藝的角度去考慮。普通的光刻膠在成像過程中，由于存在一定的衍射、反射和散射，降低了光刻膠圖形的對比度，從而降低了圖形的分辨率。隨著曝光加工特征尺寸的縮小，入射光的反射和散射對提高圖形分辨率的影響也越來越大。為了提高曝光系統(tǒng)分辨率的性能，人們正在研究在曝光光刻膠的表面覆蓋