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光刻膠

 

光刻膠又稱光致抗蝕劑,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,在曝光區能很快地發生光固化反應,使得這種材料的物理性能,特別是溶解性、親合性等發生明顯變化。經適當的溶劑處理,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)。

 

      分類

光刻膠的技術復雜,品種較多。根據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,將光刻膠作涂層,就能在硅片表面刻蝕所需的電路圖形。基于感光樹脂的化學結構,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,會發生光分解反應,由油溶性變為水溶性,可以制成正性膠。

光交聯型

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,并使鏈與鏈之間發生交聯,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。達公司的產品KPR膠即屬此類。

    參數

分辨率

分辨率英文名:resolution。區別硅片表面相鄰圖形特征的能力,一般用關鍵尺寸CDCritical 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。

對比度

對比度(Contrast)指光刻膠從曝光區到非曝光區過渡的陡度。對比度越好,形成圖形的側壁越陡峭,分辨率越好。

敏感度

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。

粘滯性/黏度

粘滯性/黏度(Viscosity)是衡量光刻膠流動特性的參數。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(SGSpecific Gravity)是衡量光刻膠的密度的指標。它與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

粘附性

粘附性Adherence)表征光刻膠粘著于襯底的強度。光刻膠的粘附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工藝(刻蝕、離子注入等)。

抗蝕性

抗蝕性(Anti-etching)光刻膠必須保持它的粘附性,在后續的刻蝕工序中保護襯底表面。耐熱穩定性、抗刻蝕能力和抗離子轟擊能力。

表面張力

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Surface Tension),使光刻膠具有良好的流動性和覆蓋。

     應用

模擬半導體(Analog Semiconductors

發光二極管(Light-Emitting Diodes LEDs

微機電系統Microelectromechanical Systems MEMS

太陽能光伏(Solar Photovoltaics 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

    研究方向

① 工藝角度

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。為了提高曝光系統分辨率的性能,人們正在研究在曝光光刻膠的表面覆蓋抗反射涂層的新型光刻膠技術[1]  。該技術的引入,可明顯減小光刻膠表面對入射光的反射和散射,從而改善光刻膠的分辨率性能,但由此將引起工藝復雜性和光刻成本的增加。

② 曝光系統

伴隨著新一代曝光技術(NGL)的研究與發展,為了更好的滿足其所能實現光刻分辨率的同時,光刻膠也相應發展。先進曝光技術對光刻膠的性能要求也越來越高。

光刻膠的鋪展

如何使光刻膠均勻地,按理想厚度鋪展在器件表面,實現工業高效化生產。

光刻膠的材料

從光刻膠的材料考慮進行改善。

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