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什么是光刻胶?光刻胶有哪些类型?

光刻胶又称光致抗蚀剂,是由光引发剂(包括光增感剂、光致产酸剂)、光刻胶树脂、单体(活性稀释剂)、溶剂和其他助剂组成的对光敏感的混合液体,是一种图形转移介质,可利用光照反应后溶解度不同将掩膜版图形转移至衬底上。光刻胶是微电子技术中微细图形加工的关键材料之一,特别是近年来大规模和超大规模集成电路的发展,更是大大促进了光刻胶的研究开发和应用。印刷工业是光刻胶应用的另一重要领域。目前光刻胶被广泛应用于光电信息产业的微细图形线路的加工制作,是电子制造领域的关键材料之一。

光刻工艺是半导体制造过程中的重要步骤。光刻工艺利用化学反应原理把事先制备在掩模上的图形转印到晶圆,完成工艺的设备光刻机和光刻胶都是占半导体芯片工厂资产的大头。光刻工艺是用来在不同器件和电路表面上建立图形的工艺,在晶圆硅片表面曝光完成设计路的电路图,www.hcglue.com  能做到分辨率清晰和定位无偏差电路,就如同建筑物一楼的砖块砌起来和二楼的砖块要对准,叠加的层数越高,技术难度大。

按曝光波长,光刻胶可分为紫外(300~450 nm)光刻胶、深紫外(160~280 nm)光刻胶、极紫外(EUV,13.5 nm)光刻胶、电子束光刻胶、离子束光刻胶、X 射线光刻胶等。按照应用领域的不同,光刻胶又可以分为印刷电路板(PCB)用光刻胶、液晶显示(LCD)用光刻胶、半导体用光刻胶和其他用途光刻胶。PCB 光刻胶技术壁垒相对其他两类较低,而半导体光刻胶代表着光刻胶技术最先进水平。

光刻胶.jpg

光刻胶的技术复杂,品种较多。根据其化学反应机理和显影原理,可分负性胶和正性胶两类。光照后形成不可溶物质的是负性胶;反之,对某些溶剂是不可溶的,经光照后变成可溶物质的即为正性胶。

利用这种性能,将光刻胶作涂层,就能在硅片表面刻蚀所需的电路图形。基于感光树脂的化学结构,光刻胶主要分为以下几种类型。

光聚合型

采用烯类单体,在光作用下生成自由基,自由基再进一步引发单体聚合,最后生成聚合物,具有形成正像的特点。

光分解型

采用含有叠氮醌类化合物的材料,经光照后,会发生光分解反应,由油溶性变为水溶性,可以制成正性胶。

光交联型

采用聚乙烯醇月桂酸酯等作为光敏材料,在光的作用下,其分子中的双键被打开,并使链与链之间发生交联,形成一种不溶性的网状结构,而起到抗蚀作用,这是一种典型的负性光刻胶。柯达公司的产品KPR胶即属此类。

含硅光刻胶

为了避免光刻胶线条的倒塌,线宽越小的光刻工艺,就要求光刻胶的厚度越薄。

在20nm技术节点,光刻胶的厚度已经减少到了100nm左右。www.hcglue.com  但是薄光刻胶不能有效的阻挡等离子体对衬底的刻蚀  。为此,研发了含Si的光刻胶,这种含Si光刻胶被旋涂在一层较厚的聚合物材料(常被称作Underlayer),其对光是不敏感的。曝光显影后,利用氧等离子体刻蚀,把光刻胶上的图形转移到Underlayer上,在氧等离子体刻蚀条件下,含Si的光刻胶刻蚀速率远小于Underlayer,具有较高的刻蚀选择性 [2]  。

含有Si的光刻胶是使用分子结构中有Si的有机材料合成的,例如硅氧烷,硅烷,含Si的丙烯酸树脂等 。

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