光刻膠

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1959 年被發(fā)明以來(lái)就成為半導(dǎo)體工業(yè)核心的工藝材料之一。隨后光刻膠被改進(jìn)運(yùn)用到印制電路板的制造工藝,成為 PCB 生產(chǎn)的重要材料。

二十世紀(jì) 90 年代,光刻膠又被運(yùn)用到平板顯示的加工制作,對(duì)平板顯示面板的大尺寸化、高精細(xì)化、彩色化起到了重要的推動(dòng)作用。

在半導(dǎo)體制造業(yè)從微米級(jí)、亞微米級(jí)、深亞微米級(jí)進(jìn)入到納米級(jí)水平的過(guò)程中,光刻膠也起著舉足輕重的作用。

總結(jié)來(lái)說(shuō),光刻膠產(chǎn)品種類多、專用性強(qiáng),需要長(zhǎng)期技術(shù)積累,對(duì)企業(yè)研發(fā)人員素質(zhì)、行業(yè)經(jīng)驗(yàn)、技術(shù)儲(chǔ)備等都具有極高要求,企業(yè)需要具備光化學(xué)、有機(jī)合成、高分子合成、精制提純、微量分析、性能評(píng)價(jià)等技術(shù),具有極高的技術(shù)壁壘。

光刻膠的生產(chǎn)步驟　　

1、準(zhǔn)備基質(zhì)：在涂布光阻劑之前，硅片一般要進(jìn)行處理，需要經(jīng)過(guò)脫水烘培蒸發(fā)掉硅片表面的水分，并涂上用來(lái)增加光刻膠與硅片表面附著能力的化合物以及硅二乙胺。

2、涂布光阻劑（photo resist）：將硅片放在一個(gè)平整的金屬托盤(pán)上，托盤(pán)內(nèi)有小孔與真空管相連，硅片就被吸在托盤(pán)上，這樣硅片就可以與托盤(pán)一起旋轉(zhuǎn)。

3、軟烘干：也稱前烘。在液態(tài)的光刻膠中，溶劑成分占65％－85％，甩膠之后雖然液態(tài)的光刻膠已經(jīng)成為固態(tài)的薄膜，但仍有10％－30％的溶劑，容易玷污灰塵。通過(guò)在較高溫度下進(jìn)行烘培，可以使溶劑從光刻膠中揮發(fā)出來(lái)，從而降低了灰塵的玷污。

4、曝光：曝光過(guò)程中，光刻膠中的感光劑發(fā)生光化學(xué)反應(yīng)，從而使正膠的感光區(qū)、負(fù)膠的非感光區(qū)能夠溶解于顯影液中。正性光刻膠中的感光劑DQ發(fā)生光化學(xué)反應(yīng)，變?yōu)橐蚁┩M(jìn)一步水解為茚并羧酸，羧酸對(duì)堿性溶劑的溶解度比未感光的感光劑高出約100倍，同時(shí)還會(huì)促進(jìn)酚醛樹(shù)脂的溶解。于是利用感光與未感光的光刻膠對(duì)堿性溶劑的不同溶解度，就可以進(jìn)行掩膜圖形的轉(zhuǎn)移。

5、顯影（development） ：經(jīng)顯影，正膠的感光區(qū)、負(fù)膠的非感光區(qū)溶解于顯影液中，曝光后在光刻膠層中的潛在圖形，顯影后便顯現(xiàn)出來(lái)，在光刻膠上形成三位圖形。為了提高分辨率，幾乎每一種光刻膠都有專門(mén)的顯影液，以保證高質(zhì)量的顯影效果。

6、硬烘干：也稱堅(jiān)膜。顯影后，硅片還要經(jīng)過(guò)一個(gè)高溫處理過(guò)程，主要作用是除去光刻膠中剩余的溶劑，增強(qiáng)光刻膠對(duì)硅片表面的附著力，同時(shí)提高光刻膠在刻蝕和離子注入過(guò)程中的抗蝕性和保護(hù)能力。

7、刻（腐）蝕或離子注入

8、去膠：刻蝕或離子注入之后，已經(jīng)不再需要光刻膠作保護(hù)層，可以將其除去，稱為去膠，分為濕法去膠和干法去膠，其中濕法去膠又分去膠和無(wú)機(jī)溶劑去膠。

光刻膠工藝

主要用于半導(dǎo)體圖形化工藝，是半導(dǎo)體制造過(guò)程中的重要步驟。光刻工藝?yán)没瘜W(xué)反應(yīng)原理把事先制備在掩模上的圖形轉(zhuǎn)印到晶圓，完成工藝的設(shè)備光刻機(jī)和光刻膠都是占半導(dǎo)體芯片工廠資產(chǎn)的大頭。

在目前比較主流的半導(dǎo)體制造工藝中，一般需要40 步以上獨(dú)立的光刻步驟，貫穿了半導(dǎo)體制造的整個(gè)流程，光刻工藝的先進(jìn)程度決定了半導(dǎo)體制造工藝的先進(jìn)程度。光刻過(guò)程中所用到的光刻機(jī)是半導(dǎo)體制造中的核心設(shè)備。目前，ASML 的NXE3400B售價(jià)在一億歐元以上，媲美一架F35 戰(zhàn)斗機(jī)。

按曝光波長(zhǎng)，光刻膠可分為紫外（300~450 nm）光刻膠、深紫外（160~280 nm）光刻膠、極紫外（EUV，13.5 nm）光刻膠、電子束光刻膠、離子束光刻膠、X射線光刻膠等。按照應(yīng)用領(lǐng)域的不同，光刻膠又可以分為印刷電路板（PCB）用光刻膠、液晶顯示（LCD）用光刻膠、半導(dǎo)體用光刻膠和其他用途光刻膠。PCB光刻膠技術(shù)壁壘相對(duì)其他兩類較低，而半導(dǎo)體光刻膠代表著光刻膠技術(shù)先進(jìn)水平。

光刻膠分類

光刻膠按其形成圖形的極性可以分為：正性光刻膠和負(fù)性光刻膠。正膠指的是聚合物的長(zhǎng)鏈分子因光照而截?cái)喑啥替湻肿?；?fù)膠指的是聚合物的短鏈分子因光照而交鏈長(zhǎng)鏈分子。 短鏈分子聚合物可以被顯影液溶解掉，因此正膠的曝光部分被去掉，而負(fù)膠的曝光部分被保留。

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