光刻胶
学术
2024-11-16 18:01
北京
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文章来源：半导体与物理
原文作者：jjfly686
光刻是芯片制造的核心工艺，而光刻胶则是这一工艺中最为关键的材料之一。本文介绍了光刻胶的分类、组成成分、作用和工艺流程。光刻是芯片制造的核心工艺，而光刻胶则是这一工艺中最为关键的材料之一，被誉为“半导体的液体黄金”。光刻胶是一种对光敏感的混合液体，其在紫外光或低波长光等辐射作用下的化学变化，对于形成芯片图案至关重要。
根据显影后的效果，光刻胶可以分为正性光刻胶和负性光刻胶两大类：- 正性光刻胶：曝光前对显影液不可溶，曝光后曝光部分溶解于显影液，形成的图形与掩膜版遮光区相同。正性光刻胶因其较高的分辨率和更好的图形保真度而在芯片制造中应用更为广泛。
- 负性光刻胶：显影时未曝光部分溶解于显影液，形成的图形与掩膜版遮光区相反。尽管负性光刻胶在某些特殊应用中仍有使用，但由于其在显影过程中可能发生变形和膨胀的情况，不如正性光刻胶普遍。
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光引发剂：吸收光能后生成活性中间体，引发聚合反应或其他化学反应，是光刻胶的关键组分，对光刻胶的感光度和分辨率起决定性作用。常见的光引发剂包括光致产酸剂（PAG）和感光化合物（PAC）。- PAG：在吸收光后产生酸，这些酸作为催化剂促使树脂上的酸不稳定基团脱落，从而改变树脂的碱溶解性。主要用于化学放大型光刻胶中，如KrF、ArF、EUV光刻胶。
- PAC：重氮萘醌酯化合物，在光作用下从溶解抑制剂转变为溶解促进剂，主要用于线性酚醛树脂体系光刻胶中，如g线/i线光刻胶。
感光树脂：光刻胶的基本骨架，是其中占比最大的组分，主要决定曝光后光刻胶的基本性能，包括硬度、柔韧性、附着力、曝光前后对溶剂溶解度的变化程度、光学性能、耐老化性、耐蚀刻性、热稳定性等。溶剂：溶解各组分，是后续聚合反应的介质，同时也可调节成膜过程。溶剂的选择对光刻胶的流变性和涂覆性能有很大影响。单体：含有可聚合官能团的小分子，也称为活性稀释剂，通常参与光固化反应，可降低光固化体系粘度并调节光固化材料的各种性能。助剂：根据不同的用途添加的颜料、固化剂、分散剂等调节性能的添加剂。例如，碱、光可分解碱、匀染剂、表面活性剂、抗氧化剂、稳定剂等，都是用来提高光刻胶的性能和稳定性的。
涂胶：将光刻胶均匀涂抹在硅片表面，形成一层薄薄的光刻胶膜。曝光：使用特定波长的光源通过掩膜板照射光刻胶，使光刻胶中的感光树脂发生化学变化。- 对于正性光刻胶，曝光部分的树脂溶解度增加，未曝光部分保持不溶。
- 对于负性光刻胶，曝光部分的树脂交联硬化，未曝光部分保持可溶。
显影：将曝光后的硅片浸入显影液中，去除可溶部分，留下所需的图形。![]()
烘焙：通过加热去除残留溶剂，增强光刻胶与基底的附着力。
END
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