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光刻膠是什么材料

光刻膠是微電子技術(shù)中微細(xì)圖形加工的關(guān)鍵材料之一，特別是近年來大規(guī)模和超大規(guī)模集成電路的發(fā)展，更是大大促進(jìn)了光刻膠的研究開發(fā)和應(yīng)用。印刷工業(yè)是光刻膠應(yīng)用的另一重要領(lǐng)域。

1、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。

2、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抗反射涂層的新型光刻膠技術(shù)。該技術(shù)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(fù)雜性和光刻成本的增加。

光刻膠主要用于圖形化工藝

以半導(dǎo)體行業(yè)為例,光刻膠主要用于半導(dǎo)體圖形化工藝。圖形化工藝是半導(dǎo)體制造過程中的核心工藝。圖形化可以簡單理解為將設(shè)計(jì)的圖像從掩模版轉(zhuǎn)移到晶圓表面合適的位置。

一般來講圖形化主要包括光刻和刻蝕兩大步驟,分別實(shí)現(xiàn)了從掩模版到光刻膠以及從光刻膠到晶圓表面層的兩步圖形轉(zhuǎn)移,流程一般分為十步:1.表面準(zhǔn)備,2.涂膠,3.軟烘焙,4.對準(zhǔn)和曝光,5.顯影,6.硬烘焙,7.顯影檢查,8.刻蝕,9.去除光刻膠,10.終檢查。

具體來說,在光刻前首先對于晶圓表面進(jìn)行清洗,主要采用相關(guān)的濕化學(xué)品,包括氨水等。

晶圓清洗以后用旋涂法在表面涂覆一層光刻膠并烘干以后傳送到光刻機(jī)里。在掩模版與晶圓進(jìn)行精準(zhǔn)對準(zhǔn)以后,光線透過掩模版把掩模版上的圖形投影在光刻膠上實(shí)現(xiàn)曝光,這個(gè)過程中主要采用掩模版、光刻膠、光刻膠配套以及相應(yīng)的氣體和濕化學(xué)品。

對曝光以后的光刻膠進(jìn)行顯影以及再次烘焙并檢查以后,實(shí)現(xiàn)了將圖形從掩模版到光刻膠的次圖形轉(zhuǎn)移。在光刻膠的保護(hù)下,對于晶圓進(jìn)行刻蝕以后剝離光刻膠然后進(jìn)行檢查,實(shí)現(xiàn)了將圖形從光刻膠到晶圓的第二次圖形轉(zhuǎn)移。

目前主流的刻蝕辦法是等離子體干法刻蝕,主要用到含氟和含體。

光刻膠分類

1、負(fù)性光刻膠

主要有聚酸系(聚酮膠)和環(huán)化橡膠系兩大類，前者以柯達(dá)公司的KPR為代表，后者以O(shè)MR系列為代表。

2、正性光刻膠

主要以重氮醒為感光化臺(tái)物，以酚醛樹脂為基本材料。的有AZ-1350系列。正膠的主要優(yōu)點(diǎn)是分辨率高，缺點(diǎn)是靈敏度、耐刻蝕性和附著性等較差。

3、負(fù)性電子束光刻膠

為含有環(huán)氧基、乙烯基或環(huán)硫化物的聚合物。 的是COP膠，典型特性:靈敏度0.3~0.4μC/cm^2 (加速電壓10KV時(shí))、分辨率1.0um、 對比度0.95。限制分辨率

的主要因素是光刻膠在顯影時(shí)的溶脹。

4、正性電子束光刻膠

主要為甲酯、烯砜和重氮類這三種聚合物。的是PMMA膠，典型特性:靈敏度40~ 80μC/cm^2 (加速電壓20KV時(shí))、分辨率0.1μm、 對比度2~3。

PMMA膠的主要優(yōu)點(diǎn)是分辨率高。主要缺點(diǎn)是靈敏度低，此外在高溫下易流動(dòng)，耐干法刻蝕性差。