光刻膠知識(shí)簡(jiǎn)介

1、光刻膠知識(shí)簡(jiǎn)介光刻膠知識(shí)簡(jiǎn)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(duì)光敏感的混合液體。感光樹脂經(jīng)光照后，在曝光區(qū)能很快地發(fā)生光固化反應(yīng)，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(jīng)適當(dāng)?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(shù)復(fù)雜，品種較多。根據(jù)其化學(xué)反應(yīng)機(jī)理和顯影原理，可分負(fù)性膠和正性膠兩類。光照后形成不可溶物質(zhì)的是負(fù)性膠；反之，對(duì)某些溶劑是不可溶的，經(jīng)光照后變成可溶物質(zhì)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(xué)結(jié)構(gòu)，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(jìn)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(diǎn)。光分解型采用含有疊氮醌類化合物的材料，經(jīng)光照后,會(huì)發(fā)生光分解反應(yīng),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(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，而起到抗蝕作用，這是一種典型的負(fù)性光刻膠?？逻_(dá)公司的產(chǎn)品KPR膠即屬此類。 三.光刻膠的化學(xué)性質(zhì)    

3、0; a、傳統(tǒng)光刻膠：正膠和負(fù)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(jī)械及化學(xué)性質(zhì)（如粘附性、膠膜厚度、熱穩(wěn)定性等）；感光劑，感光劑對(duì)光能發(fā)生光化學(xué)反應(yīng)；溶劑（Solvent），保持光刻膠的液體狀態(tài)，使之具有良好的流動(dòng)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(fù)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(jīng)過曝光后釋放出氮?dú)獾墓饷魟a(chǎn)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(fù)性光刻膠在曝光區(qū)由溶劑引起泡漲；曝光時(shí)光刻膠容易及氮?dú)夥磻?yīng)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(xué)抗蝕性，當(dāng)沒有溶解抑制劑存在時(shí)，線性酚醛樹脂會(huì)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(qiáng)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(xué) 分解，成為溶解度增強(qiáng)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(yīng)會(huì)在DNQ中產(chǎn)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(duì)比度，所以生成的圖形具有良好的分辨率。b、化學(xué)放大光刻膠（CAR，Chemical Amplified

5、 Resist）。樹脂是具有化學(xué)基團(tuán)保護(hù)（t-BOC）的聚乙烯（PHS）。有保護(hù)團(tuán)的樹脂不溶于水；感光劑是光酸產(chǎn)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(xué)反應(yīng)會(huì)產(chǎn)生一種酸。該酸在曝光后熱烘（PEB，Post Exposure Baking）時(shí)，作為化學(xué)催化劑將樹脂上的保護(hù)基團(tuán)移走，從而使曝光區(qū)域的光刻膠由原來不溶于水轉(zhuǎn)變?yōu)楦叨热苡谝运疄橹饕煞值娘@影液?；瘜W(xué)放大光刻膠 曝光速度非?？欤蠹s是DNQ線性酚醛樹脂光刻膠的10倍；對(duì)短波長(zhǎng)光源具有很好的光學(xué)敏感性；提供陡直側(cè)墻，具有高的對(duì)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(shù)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(guān)鍵尺寸（CD，Critical Dimension）來衡量分辨率。形成的關(guān)鍵尺寸越小，光刻膠的分辨率越好。b、對(duì)比度（Contrast）。指光刻膠從曝光區(qū)到非曝光區(qū)過渡的陡度。對(duì)比度越好，形成圖形的側(cè)壁越陡峭，分辨率越好。c、敏感度（Sensitivity）。光刻膠上產(chǎn)生一個(gè)良好的圖形所需一定波長(zhǎng)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(duì)于波長(zhǎng)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(dòng)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(huì)產(chǎn)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(biāo)。它及光刻膠中的固體含量有關(guān)。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(dòng)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(duì)粘滯率；運(yùn)動(dòng)粘滯率定義為：運(yùn)動(dòng)粘滯率=絕對(duì)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(qiáng)度。光刻膠的粘附

8、性不足會(huì)導(dǎo)致硅片表面的圖形變形。光刻膠的粘附性必須經(jīng)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(hù)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(nèi)的分子間吸引力。光刻膠應(yīng)該具有比較小的表面張力，使光刻膠具有良好的流動(dòng)性和覆蓋。h、存儲(chǔ)和傳送（Storage and Transmission）。能量（光和熱）可以激活光刻膠。應(yīng)該存儲(chǔ)在密閉、低溫、不透光的盒中。同時(shí)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(chǔ)時(shí)間或較高的溫度范圍，負(fù)膠會(huì)

9、發(fā)生交聯(lián)，正膠會(huì)發(fā)生感光延遲。五.光刻膠的應(yīng)用領(lǐng)域模擬半導(dǎo)體（Analog Semiconductors）發(fā)光二極管（Light-Emitting Diodes LEDs）微機(jī)電系統(tǒng)（MEMS）太陽(yáng)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(shì)中國(guó)的微電子和平板顯示產(chǎn)業(yè)發(fā)展迅速，帶動(dòng)了光刻膠材料及高純?cè)噭┕?yīng)商等產(chǎn)業(yè)鏈中的相關(guān)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(dòng)了光刻膠產(chǎn)業(yè)

10、的發(fā)展。中國(guó)的光刻膠產(chǎn)業(yè)市場(chǎng)在原有分立器件、IC、LCD（液晶顯示器）的基礎(chǔ)上，又加入了LED,再加上光伏的潛在市場(chǎng)，到2019年中國(guó)的光刻膠市場(chǎng)將超過20億元，將占國(guó)際光刻膠市場(chǎng)比例的10%以上。從國(guó)內(nèi)相關(guān)產(chǎn)業(yè)對(duì)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(shù)）及大規(guī)模集成電路（5m、23m、 0.81.2m技術(shù)）企業(yè)、分立器件生產(chǎn)企業(yè)對(duì)于紫外負(fù)型光刻膠的需求總量將分別達(dá)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(fù)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(shù)）及193nm（90nm、65nm及45nm的技術(shù)）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(duì)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(duì)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