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光刻胶是光刻工艺中较关键材料,国产替代需求紧迫。光刻工艺是指在光照作用下,借助光刻胶将掩膜版上的图形转移到基片上的技术,在半导体制造领域,随着集成电路线宽缩小、集成度大为提升,光刻工艺技术难度大幅提升,成为延续摩尔定律的关键技术之一。同时,器件和走线的复杂度和密集度大幅度提升,较好制程关键层次需要两次甚至多次曝光来实现。其中,光刻胶的质量和性能是影响集成电路性能、成品率及可靠性的关键因素。光刻胶经过几十年不断的发展和进步,应用领域不断扩大,衍生出非常多的种类。不同用途的光刻胶曝光光源、反应机理、制造工艺、成膜特性、加工图形线路的精度等性能要求不同,导致对于材料的溶解性、耐蚀刻性、感光性能、耐热性等要求不同。因此每一类光刻胶使用的原料在化学结构、性能上都比较特殊,要求使用不同品质等级的光刻胶**化学品。在完成图形的曝光后,用激光曝光硅片边缘,然后在显影或特殊溶剂中溶解。中山微纳加工
边缘的光刻胶一般涂布不均匀,不能得到很好的图形,而且容易发生剥离(Peeling)而影响其它部分的图形。所以需要去除。方法:a、化学的方法(ChemicalEBR)。软烘后,用PGMEA或EGMEA去边溶剂,喷出少量在正反面边缘处,并小心控制不要到达光刻胶有效区域;b、光学方法(OpticalEBR)。即硅片边缘曝光(WEE,WaferEdgeExposure)。在完成图形的曝光后,用激光曝光硅片边缘,然后在显影或特殊溶剂中溶解;对准方法:a、预对准,通过硅片上的notch或者flat进行激光自动对准;b、通过对准标志(AlignMark),位于切割槽(ScribeLine)上。北京微纳加工技术一般旋涂光刻胶的厚度与曝光的光源波长有关。
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。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,缺点是光刻版与涂有光刻胶的晶圆片直接接触,每次接触都会在晶圆片和光刻版上产生缺陷,降低光刻版使用寿命,成品率低。接近式光刻机,光刻版与光刻胶有一个很小的缝隙,因为光刻版与衬底没有接触,缺陷减少,优点是避免晶圆片与光刻版直接接触,缺陷少,缺点是分辨率低,存在衍射效应。投影式曝光,一般光学系统将掩模版上的图像缩小4x或5x倍,聚焦并与硅片上已有的图形对准后曝光,每次曝光一小部分,曝完一个图形后,硅片移动到下一个曝光位置继续对准曝光,这种曝光方式分辨率比较高,但不产生缺陷。
通过调整光刻胶的配方,满足差异化的应用需求,是光刻胶制造商较中心的技术。质量控制技术:由于用户对光刻胶的稳定性、一致性要求高,包括不同批次间的一致性,通常希望对感光灵敏度、膜厚的一致性保持在较高水平,因此,光刻胶生产商不仅*要配臵齐全的测试仪器,还需要建立一套严格的QA体系以保证产品的质量稳定。原材料技术:光刻胶是一种经过严格设计的复杂、精密的配方产品,由成膜剂、光敏剂、溶剂和添加剂等不同性质的原料,通过不同的排列组合,经过复杂、精密的加工工艺而制成。因此,光刻胶原材料的品质对光刻胶的质量起着关键作用。对于半导体化学化学试剂的纯度,际半导体设备和材料组织(SEMI)制定了国际统一标准,接近式光刻机,光刻版与光刻胶有一个很小的缝隙,避免晶圆片与光刻版直接接触,缺陷少。
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。北京微纳加工技术
影响光刻胶均匀性的参数:旋转加速度,加速越快越均匀。中山微纳加工
光刻工艺的成本约为整个芯片制造工艺的35%,并且耗费时间约占整个芯片工艺的40%-50%。光刻胶材料约占IC制造材料总成本的4%,市场巨大。因此光刻胶是半导体集成电路制造的中心材料。按显示效果分类;光刻胶可分为正性光刻胶和负性光刻胶。负性光刻胶显影时形成的图形与光罩(掩膜版)相反;正性光刻胶形成的图形与掩膜版相同。两者的生产工艺流程基本一致,区别在于主要原材料不同。按照化学结构分类;光刻胶可以分为光聚合型,光分解型,光交联型和化学放大型。中山微纳加工
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