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光刻膠的參數(shù)
賽米萊德專業(yè)生產(chǎn)、銷售光刻膠,我們?yōu)槟治鲈摦a(chǎn)品的以下信息。
分辨率
分辨率英文名: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。
對比度
對比度(Contrast)指光刻膠從曝光區(qū)到非曝光區(qū)過渡的陡度。對比度越好,形成圖形的側(cè)壁越陡峭,分辨率越好。
敏感度
敏感度(Sensitivity)光刻膠上產(chǎn)生一個良好的圖形所需一定波長光的能量值(或曝光量)。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(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。它與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。百分泊即厘泊為粘滯率;運動粘滯率定義為:運動粘滯率=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(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)。
抗蝕性
抗蝕性(Anti-etching)光刻膠必須保持它的粘附性,在后續(xù)的刻蝕工序中保護襯底表面。耐熱穩(wěn)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(nèi)的分子間吸引力。光刻膠應(yīng)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。
光刻膠分類
正性光刻膠和負性光刻膠
光刻膠可依據(jù)不同的產(chǎn)品標準進行分類。按照化學(xué)反應(yīng)和顯影的原理,光刻膠可分為正性光刻膠和負性光刻膠。如果顯影時未曝光部分溶解于顯影液,形成的圖形與掩膜版相反,稱為負性光刻膠;如果顯影時曝光部分溶解于顯影液,形成的圖形與掩膜版相同,稱為正性光刻膠。
在實際運用過程中,由于負性光刻膠在顯影時容易發(fā)生變形和膨脹的情況,一般情況下分辨率只能達到 2 微米,因此正性光刻膠的應(yīng)用更為廣泛。
光刻膠的生產(chǎn)步驟
1、準備基質(zhì):在涂布光阻劑之前,硅片一般要進行處理,需要經(jīng)過脫水烘培蒸發(fā)掉硅片表面的水分,并涂上用來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):將硅片放在一個平整的金屬托盤上,托盤內(nèi)有小孔與真空管相連,硅片就被吸在托盤上,這樣硅片就可以與托盤一起旋轉(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。通過在較高溫度下進行烘培,可以使溶劑從光刻膠中揮發(fā)出來,從而降低了灰塵的玷污。
4、曝光:曝光過程中,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┩?,進一步水解為茚并羧酸,羧酸對堿性溶劑的溶解度比未感光的感光劑高出約100倍,同時還會促進酚醛樹脂的溶解。于是利用感光與未感光的光刻膠對堿性溶劑的不同溶解度,就可以進行掩膜圖形的轉(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,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的顯影液,以保證高質(zhì)量的顯影效果。
6、硬烘干:也稱堅膜。顯影后,硅片還要經(jīng)過一個高溫處理過程,主要作用是除去光刻膠中剩余的溶劑,增強光刻膠對硅片表面的附著力,同時提高光刻膠在刻蝕和離子注入過程中的抗蝕性和保護能力。
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機溶劑去膠。
光刻膠應(yīng)用
光刻膠是一種具有光化學(xué)敏感性的功能性化學(xué)材料,是由光引發(fā)劑(包括光增感劑、光致產(chǎn)酸劑)、光刻膠樹脂、單體(活性稀釋劑)、溶劑和其他助劑組成的對光敏感的混合液體,其中,樹脂約占50%,單體約占35%。它能通過光化學(xué)反應(yīng)改變自身在顯影液中的溶解性,通過將光刻膠均勻涂布在硅片、玻璃和金屬等不同的襯底上,利用它的光化學(xué)敏感性,通過曝光、顯影、刻蝕等工藝過程,將設(shè)計在掩膜版上的圖形轉(zhuǎn)移到襯底上。
光刻膠常被稱為是精細化工行業(yè)技術(shù)壁壘的材料,是因為微米級乃至納米級的圖形加工對其專用化學(xué)品的要求極高,不僅化學(xué)結(jié)構(gòu)特殊,品質(zhì)要求也很苛刻,所以生產(chǎn)工藝復(fù)雜,需要長期的技術(shù)積累。
被廣泛應(yīng)用于光電信息產(chǎn)業(yè)的微細圖形線路的加工制作,是電子制造領(lǐng)域的關(guān)鍵材料之一。下游主要用于集成電路、面板和分立器件的微細加工,同時在LED、光伏、磁頭及精密傳感器等制作過程中也有廣泛應(yīng)用,是微細加工技術(shù)的關(guān)鍵性材料。