添加剂
各种添加剂与抗蚀剂混合,以实现特定的结果。一些负性抗蚀剂含有旨在吸收和控制抗蚀剂膜中光线的染料。正性抗蚀剂可能有化学溶解抑制系统。这些是添加剂,它们抑制未曝光的抗蚀剂部分在显影步骤中的溶解。
光刻胶性能因素
选择光刻胶是一个复杂的过程。主要的驱动力是晶圆表面上所需的尺寸。抗蚀剂首先必须具备产生这些尺寸的能力。除此之外,它还必须在蚀刻步骤中作为蚀刻屏障发挥作用,这需要一定的厚度以获得机械强度。作为蚀刻屏障,它必须无针孔,这也需要一定的厚度。此外,它必须黏附在晶圆的顶部表面,否则蚀刻图案将会失真,就像如果油漆模板没有紧密贴在表面上,将会给出一个模糊的图像。这些,以及过程宽容度和覆盖能力,是抗蚀剂性能因素。在选择抗蚀剂时,工艺工程师通常必须在各种性能因素之间做出权衡决定。光刻胶是一系列化学过程和设备的复杂系统的一部分,这些系统必须协同工作以产生图像结果并具有生产力,而且设备必须具有可接受的拥有成本。
分辨率能力 在特定光刻胶中可以产生的最小开口或空间通常被称为其分辨率能力。在晶圆上,最关键的设备或电路尺寸(CD)是图案化过程的目标。产生的开口或空间越小,分辨率能力越好。特定抗蚀剂的分辨率能力是针对特定过程而言的,包括曝光源和显影过程。改变其他过程参数将改变抗蚀剂的固有分辨率能力。通常,使用较薄的抗蚀剂膜厚度可以产生较小的线开口。然而,抗蚀剂层必须足够厚以作为蚀刻屏障并且无针孔。选择抗蚀剂厚度是在这两个目标之间的权衡。
抗蚀剂相对于分辨率和厚度的能力是通过其纵横比来衡量的(见下面的图中所示)。纵横比是抗蚀剂厚度与图像开口的比率。随着行业对更小图案的需求,图案密度和形状成为影响光刻胶设计的因素。小接触孔和高密度图案区域,如在存储器阵列中,由于反射和化学反应因素,会以不同的方式曝光和显影。因此,有特定设计的抗蚀剂用于这些情况。
正性抗蚀剂与负性抗蚀剂相比具有更高的纵横比,这意味着对于给定的图像尺寸开口,抗蚀剂层可以更厚。正性抗蚀剂能够解析更小的开口是其聚合物尺寸更小的结果。使用正性光刻胶能够实现更小开口的分辨率,这有点像用小刷子画出更细的线条。这也是正性光刻胶被选作先进的高密度超大规模集成电路(USLI)级别的ICs的原因。
黏附能力
作为蚀刻屏障,光刻胶层必须很好地粘附到表面层,以将光刻胶开口准确地转移到该层。黏附不足会导致图像失真。不同的光刻胶在粘附到芯片制造中使用的各种表面的能力上存在差异。在光罩过程中,包括了一些特定步骤,以促进光刻胶自然粘附到晶圆表面。通常,负性光刻胶比正性光刻胶具有更高的粘附能力。
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