光刻胶的作用

光刻胶的作用,第1张

光刻胶是一大类具有光敏化学作用(或对电子能量敏感)的高分子聚合物材料,是转移紫外曝光电子束曝照图案的媒介。光刻胶的英文名为resist,又翻译为抗蚀剂、光阻等。光刻胶的作用就是作为抗刻蚀层保护衬底表面。光刻胶只是一种形象的说法,因为光刻胶从外观上呈现为胶状液体。

光刻胶通常是以薄膜形式均匀覆盖于基材表面。当紫外光或电子束的照射时,光刻胶材料本身的特性会发生改变,经过显影液显影后,曝光的负性光刻胶或未曝光的正性光刻胶将会留在衬底表面,这样就将设计的微纳结构转移到了光刻胶上,而后续的刻蚀、沉积等工艺,就可进一步将此图案转移到光刻胶下面的衬底上,最后再使用除胶剂将光刻胶除去就可以了。

2. 光刻胶应用范围

光刻胶广泛应用于集成电路(IC),封装(Packaging),微机电系统(MEMS),光电子器件光子器件(Optoelectronics/Photonics),平板显示器(LED,LCD,OLED),太阳能光伏(Solar PV)等领域。

3.光刻胶分类及类型

光刻胶按其形成图形的极性可以分为:正性光刻胶和负性光刻胶。

正胶指的是聚合物的长链分子因光照而截断成短链分子;负胶指的是聚合物的短链分子因光照而交链长链分子。 短链分子聚合物可以被显影液溶解掉,因此正胶的曝光部分被去掉,而负胶的曝光部分被保留。

①.紫外光刻胶(Photoresist):

各种工艺:喷涂专用胶,化学放大胶,lift-off胶,图形反转胶,高分辨率胶,LIGA用胶等。

各种波长: 深紫外(Deep UV)、I线(i-line)、G线(g-line)、长波(longwave)曝光用光刻胶。

各种厚度: 光刻胶厚度可从几十纳米到上百微米。

②. 电子束光刻胶(电子束抗蚀剂)(E-beam resist)

电子束正胶:PMMA胶,PMMA/MA聚合物, LIGA用胶等。

电子束负胶:高分辨率电子束负胶,化学放大胶(高灵敏度电子束胶)等。

③. 特殊工艺用光刻胶(Special manufacture/experimental sample)

电子束曝光导电胶,耐酸碱保护胶,全息光刻用胶,聚酰亚胺胶(耐高温保护胶)等特殊工艺用胶。

④.配套试剂(Process chemicals)

显影液、去胶液、稀释剂、增附剂(粘附剂)、定影液等。

4.光刻胶成分

光刻胶一般由4部分组成:树脂型聚合物(resin/polymer),溶剂(solvent),光活性物质(photoactive compound,PAC),添加剂(Additive)。 其中,树脂型聚合物是光刻胶的主体,它使光刻胶具有耐刻蚀性能;溶剂使光刻胶处于液体状态,便于涂覆;光活性物质是控制光刻胶对某一特定波长光/电子束/离子束/X射线等感光,并发生相应的化学反应;添加剂是用以改变光刻胶的某些特性,如控制胶的光吸收率/溶解度等。

5.光刻胶的主要技术参数

5.1.灵敏度(Sensitivity)

灵敏度是衡量光刻胶曝光速度的指标。光刻胶的灵敏度越高,所需的曝光剂量越小。单位:毫焦/平方厘米或mJ/cm2。

5.2.分辨率(resolution)

区别硅片表面相邻图形特征的能力。一般用关键尺寸(CD,Critical Dimension)来衡量分辨率。形成的关键尺寸越小,光刻胶的分辨率越好。

光刻胶的分辨率是一个综合指标,影响该指标的因素通常有如下3个方面:

(1) 曝光系统的分辨率。

(2) 光刻胶的对比度、胶厚、相对分子质量等。一般薄胶容易得到高分辨率图形。

(3) 前烘、曝光、显影、后烘等工艺都会影响光刻胶的分辨率。

5.3.对比度(Contrast)

对比度指光刻胶从曝光区到非曝光区过渡的陡度。 对比度越好,越容易形成侧壁陡直的图形和较高的宽高比。

5.4.粘滞性/黏度 (Viscosity)

衡量光刻胶流动特性的参数。黏度通常可以使用光刻胶中聚合物的固体含量来控制。同一种光刻胶根据浓度不同可以有不同的黏度,而不同的黏度决定了该胶的不同的涂胶厚度。

5.5.抗蚀性(Anti-etching)

光刻胶必须保持它的粘附性,在后续的刻蚀工序中保护衬底表面。耐热稳定性、抗刻蚀能力和抗离子轰击能力。

5.6.工艺宽容度(Process latitude)

光刻胶的的前后烘温度、曝光工艺、显影液浓度、显影时间等都会对最后的光刻胶图形产生影响。每一套工艺都有相应的最佳的工艺条件,当实际工艺条件偏离最佳值时要求光刻胶的性能变化尽量小,即有较大的工艺宽容度。 这样的光刻胶对工艺条件的控制就有一定的宽容性。

6.特殊光刻胶介绍

6.1. 化学放大光刻胶(CAR,Chemical Amplified Resist)

化学放大胶中含有一种叫做"光酸酵母"(PAG, Photo Acid Generator)的物质。在光刻胶曝光过程中,PAG分解,首先产生少量的光酸。在曝光后与显影前经过适当温度的烘烤,即后烘(PEB, Post Exposure Baking)这些光酸分子又发连锁反应,产生更多的光酸分子。大量的光酸使光刻胶的曝光部分变成可溶(正胶)或不可溶(负胶)。 主要的化学反应是在后烘过程中发生的,只需要较低的曝光能量来产生初始的光酸,因此化学放大胶通常有很高的灵敏度。

6.2.灰度曝光(Grey Scale Lithography)

灰度曝光可以产生曲面的光刻胶剖面,是制作三维浮雕结构的光学曝光技术之一。灰度曝光的关键在于灰度掩膜板的制作、灰度光刻胶工艺与光刻胶浮雕图形向衬底材料的转移。传统掩膜板只有透光区和不透光区,而灰度掩膜板的透光率则是以灰度等级来表示的。实现灰度掩膜板的方法是改变掩膜的透光点密度。

ASEMI半导体家没有芯片哈哈,开玩笑的,他们家用的是台湾波峰芯片,台湾波峰芯片的名字GPP是有含义的:Glassivation passivation parts,中文含义上解释为玻璃钝化类器件的统称。


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