光刻胶的应用

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负性光刻胶原理

又称光致抗蚀剂，是一种由感光树脂、增感剂（见光谱增料）和溶剂三种主要成分组成的对光敏感的混合液体。

原理

光刻胶在接受一定波长的光或者射线时,会相应的发生一种光化学反应或者激励作用。光化学反应中的光吸收是在化学键合中起作用的处于原子外层的电子由基态转入激励态时引起的。对于有机物，基态与激励态的能量差为3~6eV，相当于该能量差的光(即波长为0.2~0.4μm的光)被有机物强烈吸收，使在化学键合中起作用的电子转入激励态。化学键合在受到这种激励时，或者分离或者改变键合对象，发生化学变化。电子束、X射线及离子束(即被加速的粒子)注入物质后，因与物质具有的电子相互作用，能量逐渐消失。电子束失去的能量转移到物质的电子中，因此生成激励状态的电子或二次电子或离子。这些电子或离子均可诱发光刻胶的化学反应。

光刻胶主要用于图形化工艺

以半导体行业为例,光刻胶主要用于半导体图形化工艺。图形化工艺是半导体制造过程中的核心工艺。图形化可以简单理解为将设计的图像从掩模版转移到晶圆表面合适的位置。

一般来讲图形化主要包括光刻和刻蚀两大步骤,分别实现了从掩模版到光刻胶以及从光刻胶到晶圆表面层的两步图形转移,流程一般分为十步:1.表面准备,2.涂胶,3.软烘焙,4.对准和***,5.显影,6.硬烘焙,7.显影检查,8.刻蚀,9.去除光刻胶,10.终检查。

具体来说,在光刻前首先对于晶圆表面进行清洗,主要采用相关的湿***,包括氨水等。

晶圆清洗以后用旋涂法在表面涂覆一层光刻胶并烘干以后传送到光刻机里。在掩模版与晶圆进行精准对准以后,光线透过掩模版把掩模版上的图形投影在光刻胶上实现***,这个过程中主要采用掩模版、光刻胶、光刻胶配套以及相应的气体和湿***。

对***以后的光刻胶进行显影以及再次烘焙并检查以后,实现了将图形从掩模版到光刻胶的次图形转移。在光刻胶的保护下,对于晶圆进行刻蚀以后剥离光刻胶然后进行检查,实现了将图形从光刻胶到晶圆的第二次图形转移。

目前主流的刻蚀办法是等离子体干法刻蚀,主要用到含氟和含体。

光刻胶按用途分类

光刻胶经过几十年不断的发展和进步,应用领域不断扩大,衍生出非常多的种类,按照应用领域,光刻胶可以划分为印刷电路板(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。其中,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水平。

(1)半导体用光刻胶

在半导体用光刻胶领域,光刻技术经历了紫外全谱(300～450nm)、G 线(436nm)、I 线 (365nm)、深紫外(DUV,包括 248nm 和 193nm)和极紫外(EUV)六个阶段。相对应于各***波长的光刻胶也应运而生,光刻胶中的关键配方成份,如成膜树脂、光引发剂、添加剂也随之发生变化,使光刻胶的综合性能更好地满足工艺要求。

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