光刻膠工藝

主要用于半導體圖形化工藝，是半導體制造過程中的重要步驟。光刻工藝利用化學反應原理把事先制備在掩模上的圖形轉(zhuǎn)印到晶圓，完成工藝的設備光刻機和光刻膠都是占半導體芯片工廠資產(chǎn)的大頭。

在目前比較主流的半導體制造工藝中，一般需要40 步以上獨立的光刻步驟，貫穿了半導體制造的整個流程，光刻工藝的先進程度決定了半導體制造工藝的先進程度。光刻過程中所用到的光刻機是半導體制造中的核心設備。目前，ASML 的NXE3400B售價在一億歐元以上，媲美一架F35 戰(zhàn)斗機。

按曝光波長，光刻膠可分為紫外（300~450 nm）光刻膠、深紫外（160~280 nm）光刻膠、極紫外（EUV，13.5 nm）光刻膠、電子束光刻膠、離子束光刻膠、X射線光刻膠等。按照應用領域的不同，光刻膠又可以分為印刷電路板（PCB）用光刻膠、液晶顯示（LCD）用光刻膠、半導體用光刻膠和其他用途光刻膠。PCB光刻膠技術壁壘相對其他兩類較低，而半導體光刻膠代表著光刻膠技術先進水平。

正性光刻膠的操作工藝

(1)合成醛樹脂。將原料混和甲醛送人不銹鋼釜，加入適量草酸為催化劑，加熱回流反應5～6h，然后減壓蒸餾去除水及未反應的單體酚，得到醛樹脂。(2)合成感光劑。在裝有攪拌器的夾套反應罐中，先將三羥基二苯甲酮和215酰氯加至中攪拌下溶解，待完全溶解后，滴加有機堿溶液做催化劑，控制反應溫度30~35℃，滴加完畢后，繼續(xù)反應1h。將反應液沖至水中，感光劑析出，離心分離，干燥。(3)配膠。將合成的樹脂、感光劑與溶劑及添加劑按一定比例混合配膠，然后調(diào)整膠的各項指標使之達到要求。后過濾分裝，光刻膠首先經(jīng)過板框式過濾器粗濾，然后轉(zhuǎn)入超凈間(100級)進行超凈過濾，濾膜孔徑0.2mm，經(jīng)超凈過濾的膠液分裝即為成品。

光刻膠的主要技術參數(shù)

1、分辨率:區(qū)別硅片表面相鄰圖形特性的能力，一般用關鍵尺寸來衡量 分辨率。形成的關鍵尺寸越小，光刻膠的分辨率越好。

2、對比度:指光刻膠從曝光區(qū)到非曝光區(qū)過渡的陡度。對比度越好，形成圖形的側壁越陡峭，分辨率越好。

3、敏感度:光刻膠上產(chǎn)生一 個良好的圖形所需一 定波長的小能量值(或小曝光量)。單位:焦/平方厘米或mJ/cm2.光刻膠

的敏感性對于波長更短的深紫外光(DUV)、極深紫外光(EUV)等尤為重要。

4、粘滯性/黏度:衡量光刻膠流動特性的參數(shù)。粘滯性隨著光刻膠中的溶劑的減少而增加;高的粘滯性會產(chǎn)生厚的光刻膠;越小的

粘滯性，就有越均勻的光刻膠厚度。

5、粘附性:表征光刻膠粘著于襯底的強度。光刻膠的粘附性不足會導致硅片表面的圖形變形。

6、抗蝕性:光刻膠必須保持它的粘附性，在后續(xù)的刻蝕I序中保護襯底表面。

7、表面張力:液體中將表面分子拉向液體主體內(nèi)的分子間吸引力。光刻膠應該具有比較小的表面張力，使光刻膠具有良好的流動性和覆蓋。

8、存儲和傳送:能量可以啟動光刻膠。應該存儲在密閉、低溫、不透光的盒中。 同時必須規(guī)定光刻膠的閑置期限和存貯溫度環(huán)境。

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光刻膠分類概述

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基于感光樹脂的化學結構，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，自由基再進一步引發(fā)單體聚合，然后生成聚合物，具有形成正像的特點。

②光分解型，采用含有疊氮醌類化合物的材料，經(jīng)光照后，會發(fā)生光分解反應，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)狀結構，而起到抗蝕作用，這是一種典型的負性光刻膠。