負(fù)性光刻膠簡(jiǎn)介

感光樹脂經(jīng)光照后，在曝光區(qū)能很快地發(fā)生光固化反應(yīng)，使得這種材料的物理性能，特別是溶解性、親合性等發(fā)生明顯變化。經(jīng)適當(dāng)?shù)娜軇┨幚?，溶去可溶性部分，得到所需圖像（見圖光致抗蝕劑成像制版過程）。光刻膠廣泛用于印刷電路和集成電路的制造以及印刷制版等過程。光刻膠的技術(shù)復(fù)雜，品種較多。根據(jù)其化學(xué)反應(yīng)機(jī)理和顯影原理，可分負(fù)性膠和正性膠兩類。光照后形成不可溶物質(zhì)的是負(fù)性膠；反之，對(duì)某些溶劑是不可溶的，經(jīng)光照后變成可溶物質(zhì)的即為正性膠。利用這種性能，將光刻膠作涂層，就能在硅片表面刻蝕所需的電路圖形?；诟泄鈽渲幕瘜W(xué)結(jié)構(gòu)，光刻膠可以分為三種類型。①光聚合型，采用烯類單體，在光作用下生成自由基，自由基再進(jìn)一步引發(fā)單體聚合，后生成聚合物，具有形成正像的特點(diǎn)。②光分解型，采用含有疊氮醌類化合物的材料，經(jīng)光照后,會(huì)發(fā)生光分解反應(yīng),由油溶性變?yōu)樗苄?，可以制成正性膠。③光交聯(lián)型，采用聚乙烯醇月桂酸酯等作為光敏材料,在光的作用下,其分子中的雙鍵被打開，并使鏈與鏈之間發(fā)生交聯(lián)，形成一種不溶性的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，而起到抗蝕作用，這是一種典型的負(fù)性光刻膠?？逻_(dá)公司的產(chǎn)品KPR膠即屬此類。感光樹脂在用近紫外光輻照成像時(shí)，光的波長(zhǎng)會(huì)限制分辨率（見感光材料）的提高。為進(jìn)一步提高分辨率以滿足超大規(guī)模集成電路工藝的要求，必須采用波長(zhǎng)更短的輻射作為光源。由此產(chǎn)生電子束、X 射線和深紫外(<250nm)刻蝕技術(shù)和相應(yīng)的電子束刻蝕膠，X射線刻蝕膠和深紫外線刻蝕膠，所刻蝕的線條可細(xì)至1□m以下。

光刻膠主要用于圖形化工藝

以半導(dǎo)體行業(yè)為例,光刻膠主要用于半導(dǎo)體圖形化工藝。圖形化工藝是半導(dǎo)體制造過程中的核心工藝。圖形化可以簡(jiǎn)單理解為將設(shè)計(jì)的圖像從掩模版轉(zhuǎn)移到晶圓表面合適的位置。

一般來講圖形化主要包括光刻和刻蝕兩大步驟,分別實(shí)現(xiàn)了從掩模版到光刻膠以及從光刻膠到晶圓表面層的兩步圖形轉(zhuǎn)移,流程一般分為十步:1.表面準(zhǔn)備,2.涂膠,3.軟烘焙,4.對(duì)準(zhǔn)和曝光,5.顯影,6.硬烘焙,7.顯影檢查,8.刻蝕,9.去除光刻膠,10.終檢查。

具體來說,在光刻前首先對(duì)于晶圓表面進(jìn)行清洗,主要采用相關(guān)的濕化學(xué)品,包括氨水等。

晶圓清洗以后用旋涂法在表面涂覆一層光刻膠并烘干以后傳送到光刻機(jī)里。在掩模版與晶圓進(jìn)行精準(zhǔn)對(duì)準(zhǔn)以后,光線透過掩模版把掩模版上的圖形投影在光刻膠上實(shí)現(xiàn)曝光,這個(gè)過程中主要采用掩模版、光刻膠、光刻膠配套以及相應(yīng)的氣體和濕化學(xué)品。

對(duì)曝光以后的光刻膠進(jìn)行顯影以及再次烘焙并檢查以后,實(shí)現(xiàn)了將圖形從掩模版到光刻膠的次圖形轉(zhuǎn)移。在光刻膠的保護(hù)下,對(duì)于晶圓進(jìn)行刻蝕以后剝離光刻膠然后進(jìn)行檢查,實(shí)現(xiàn)了將圖形從光刻膠到晶圓的第二次圖形轉(zhuǎn)移。

目前主流的刻蝕辦法是等離子體干法刻蝕,主要用到含氟和含體。

光刻膠相關(guān)知識(shí)

光刻開始于一種稱作光刻膠的感光性液體的應(yīng)用。圖形能被映射到光刻膠上，然后用一個(gè)developer就能做出需要的模板圖案。光刻膠溶液通常被旋轉(zhuǎn)式滴入wafer。如圖2.5所示，wafer被裝到一個(gè)每分鐘能轉(zhuǎn)幾千轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)盤上。幾滴光刻膠溶液就被滴到旋轉(zhuǎn)中的wafer的中心，離心力把溶液甩到表面的所有地方。光刻膠溶液黏著在wafer上形成一層均勻的薄膜。多余的溶液從旋轉(zhuǎn)中的wafer上被甩掉。薄膜在幾秒鐘之內(nèi)就縮到它后期的厚度，溶劑很快就蒸發(fā)掉了，wafer上就留下了一薄層光刻膠。然后通過烘焙去掉后面剩下的溶劑并使光刻膠變硬以便后續(xù)處理。鍍過膜的wafer對(duì)特定波成的光線很敏感，特別是紫外（UV）線。相對(duì)來說他們?nèi)耘f對(duì)其他波長(zhǎng)的，包括紅，橙和黃光不太敏感。所以大多數(shù)光刻車間有特殊的黃光系統(tǒng)。

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