AZ P4620 Photoresist
光刻胶的发展及应用
Vo.l14,No.16精细与专用化学品第14卷第16期 F i n e and Specialty Che m ica ls2006年8月21日市场资讯 光刻胶的发展及应用 郑金红* (北京化学试剂研究所,北京100022) 摘 要:主要介绍了国内外光刻胶的发展历程及应用情况,分析了国内外光刻胶市场状况及未来走向,并在此基础上阐述了我国光刻胶今后的研发重点及未来的发展方向。 关键词:集成电路;光刻胶;感光剂 D evelop m ent T rends and M arket of Photoresist Z HENG J in hong (Be iji ng Instit u te o f Che m ica l R eagents,Be iji ng100022,Chi na) Abstrac t:The deve l op m ent course and app licati on o f photoresist i n Chi na and abroad we re i ntroduced.The m arket sta t us and head i ng d irec tion o f pho toresist in Ch i na and abroad w ere also analyzed.T he research f o cuses and deve l op m ent trends of pho t o res i st i n Ch i na w ere descri bed. K ey word s:i n teg ra ted c ircuit;photoresist;photosensiti zer 光刻胶(又称光致抗蚀剂)是指通过紫外光、准分子激光、电子束、离子束、X射线等光源的照射或辐射,其溶解度发生变化的耐蚀刻薄膜材料。主要用于集成电路和半导体分立器件的微细加工,同时在平板显示、LED、倒扣封装、磁头及精密传感器等制作过程中也有着广泛的应用。由于光刻胶具有光化学敏感性,可利用其进行光化学反应,将光刻胶涂覆半导体、导体和绝缘体上,经曝光、显影后留下的部分对底层起保护作用,然后采用蚀刻剂进行蚀刻就可将所需要的微细图形从掩模版转移到待加工的衬底上。因此光刻胶是微细加工技术中的关键性化工材料。 现代微电子(集成电路)工业按照摩尔定律在不断发展,即集成电路(I C)的集成度每18个月翻一番;芯片的特征尺寸每3年缩小2倍,芯片面积增加1 5倍,芯片中的晶体管数增加约4倍,即每过3年便有一代新的集成电路产品问世。现在世界集成电路水平已由微米级(1 0 m)、亚微米级(1 0~0 35 m)、深亚微米级(0 35 m以下)进入到纳米级(90~65nm)阶段,对光刻胶分辨率等性能的要求不断提高。因为光刻胶的可分辨线宽 =k /NA,因此缩短曝光波长和提高透镜的开口数(NA)可提高光刻胶的分辨率。光刻技术随着集成电路的发展,也经历了从g线(436nm)光刻,i线(365nm)光刻,到深紫外248nm光刻,及目前的193nm光刻的发展历程,相对应于各曝光波长的光刻胶也应运而生。随着曝光波长变化,光刻胶的组成与结构也不断地变化,使光刻胶的综合性能满足集成工艺制程的要求。 表1为光刻技术与集成电路发展的关系,其中光刻技术的变更决定了光刻胶的发展趋势。 1 国外光刻胶发展历程及应用 光刻胶按曝光波长不同可分为紫外(300~ 450nm)光刻胶、深紫外(160~280n m)光刻胶、电子束光刻胶、离子束光刻胶、X射线光刻胶等。根据曝 24 *收稿日期:2006 07 19 作者简介:郑金红(1967 ),女,北京化学试剂研究所有机室主任,教授级高工,主要从事微电子化学品光刻胶的研究工作。
光刻胶知识简介
光刻胶知识简介 光刻胶知识简介: 一.光刻胶的定义(photoresist) 又称光致抗蚀剂，由感光树脂、增感剂（见光谱增感染料）和溶剂三种主要成分组成的对光敏感的混合液体。感光树脂经光照后，在曝光区能很快地发生光固化反应，使得这种材料的物理性能，特别是溶解性、亲合性等发生明显变化。经适当的溶剂处理，溶去可溶性部分，得到所需图像（见图光致抗蚀剂成像制版过程）。 二.光刻胶的分类 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，光刻胶可以分为三种类型。 ①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。 ②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. ③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。 三.光刻胶的化学性质 a、传统光刻胶：正胶和负胶。 光刻胶的组成：树脂（resin/polymer），光刻胶中不同材料的粘合剂，给与光刻胶的机械与化学性质（如粘附性、胶膜厚度、热稳定性等）；感光剂，感光剂对光能发生光化学反应；溶剂（Solvent），保持光刻胶的液体状态，使之具有良好的流动性；添加剂（Additive），用以改变光刻胶的某些特性，如改善光刻胶发生反射而添加染色剂等。 负性光刻胶。树脂是聚异戊二烯，一种天然的橡胶；溶剂是二甲苯；感光剂是一种经过曝光后释放出氮气的光敏剂，产生的自由基在橡胶分子间形成交联。从而变得不溶于显影液。负性光刻胶在曝光区由溶剂引起泡涨；曝光时光刻胶容易与氮气反应而抑制交联。 正性光刻胶。树脂是一种叫做线性酚醛树脂的酚醛甲醛，提供光刻胶的粘附性、化学抗蚀性，当没有溶解抑制剂存在时，线性酚醛树脂会溶解在显影液中；感光剂是光敏化合物（PAC，Photo Active Compound），最常见的是重氮萘醌（DNQ），在曝光前，DNQ是一种强烈的溶解抑制剂，降低树脂的溶解速度。在紫外曝光后，DNQ在光刻胶中化学分解，成为溶解度增强剂，大幅提高显影液中的溶解度因子至100或者更高。这种曝光反应会在DNQ中产生羧酸，它在显影液中溶解度很高。正性光刻胶具有很好的对比度，所以生成的图形具有良好的分辨率。
2021年光刻胶介绍模板
````4. 光刻胶 欧阳光明（2021.03.07） 光刻胶主要由树脂（Resin）、感光剂（Sensitizer）、溶剂（Solvent）及添加剂（Additive）等不同的材料按一定比例配制而成。其中树脂是粘合剂（Binder），感光剂是一种光活性（Photoactivity）极强的化合物，它在光刻胶内的含量与树脂相当，两者同时溶解在溶剂中，以液态形式保存，以便于使用。 4.1 光刻胶的分类 ⑴负胶 1.特点 ·曝光部分会产生交联（Cross Linking），使其结构加强而不溶于现像液； ·而未曝光部分溶于现像液； ·经曝光、现像时，会有膨润现像，导致图形转移不良，故负胶一般不用于特征尺寸小于3um的制作中。 2.分类（按感光性树脂的化学结构分类） 常用的负胶主要有以下两类： ·聚肉桂酸酯类光刻胶 这类光刻胶的特点，是在感光性树脂分子的侧链上带有肉 桂酸基感光性官 能团。如聚乙烯醇肉桂酸酯（KPR胶）、聚乙烯氧乙基肉桂酸酯（OSR胶）等。
·聚烃类—双叠氮类光刻胶 这种光刻胶又叫环化橡胶系光刻胶。它由聚烃类树脂（主 要是环化橡胶）、 双叠氮型交联剂、增感剂和溶剂配制而成。 3.感光机理 ①肉桂酸酯类光刻胶 KPR胶和OSR胶的感光性树脂分子结构如下：在紫外线作用下，它们侧链上的肉桂酰官能团里的炭－炭双键发生二聚反应，引起聚合物分子间的交联，转变为不溶于现像液的物质。KPR胶的光化学交联反应式如下： 这类光刻胶中的高分子聚合物，不仅能在紫外线作用下发生交联，而且在一定温度以上也会发生交联，从而在现像时留下底膜，所以要严格控制前烘的温度与时间。 ②聚烃类—双叠氮类光刻胶 这类光刻胶的光化学反应机理与前者不同，在紫外线作 用下，环化橡胶 分子中双键本身不能交联，必须有作为交联剂的双叠氮化合物参加才能发生交联反应。交联剂在紫外线作用下产生双自由基，它和聚烃类树脂相作用，在聚合物分子之间形成桥键，变为三维结构的不溶性物质。其光化学反应工程如下： 首先，双叠氮交联剂按以下方式进行光化学分解反应： 双叠氮交联剂分解后生成的双氮烯自由基极易与环化橡胶分子发生双键交联（加成）和炭氢取代反应，机理如下：
光刻胶在光电产品中的应用及发展简述解读
光刻胶在光电产品中的应用及发展简述 进入90年代后，随着微电子信息技术的发展，微电子信息产业愈来愈受到人们的重视，发展速度之快，几乎超过人们的预料。与其相配套的世界电子化学品平均年增长率也保持在8％以上，是传统化工行业中发展最快的部门之一。预计到2005年，世界电子化学品的市场规模特超过300亿美元。 我国目前生产的电子化学产品，其中比较重要的两大类的发展现状如下：集成电路用电子化学品它包括四类关键产品：一是超净高纯试剂，BV-皿级试剂已达到国外Semi-c7质量标准，适合于0.8u-1.2um工艺，已形成500吨／年规模的生产能力，MOS 级试剂已开发生产出20多个品种，年产量超过4000吨；二是光刻胶，目前我国每年生产100吨左右，其中紫外线负胶已国产化，紫外线正胶可满足2um的工艺要求，电子束胶可提供少量产品，三是特种电子气体，目前少量由国内生产，有30多个品种主要由美国、法国和日本等国家的公司提供；四是环氧模塑料，目前国内已有3000吨/年的生产能力，可满足0.8um工艺要求，现在正在研制0.35um工艺要求的封装材料。 在全球产业界开始大规模向大陆转移产品生产基地的趋势下，在国内业界开始加大对平面显示器领域产品的投资中，发挥已有的优势，沿着产品的产业链上下、左右寻求研发、投资相关产品，应是业界不断努力探讨的方向。本文将重点介绍光刻胶产品在光电产品领域中的应用及其他发展前景。 一、光刻胶产品简介 光刻胶是指通过紫外光、电子束、准分子激光束、X射线、离子束等曝光源的照射或辐射，使溶解度发生变化的耐蚀刻薄膜材料，主要用于集成电路和半导体分立器件的细微图形加工，近年来也逐步应用于光电子领域平板显示器的制作。由于光刻胶具有光化学敏感性，可利用其进行光化学反应，经曝光、显影等过程，将所需要的微细图形从掩模版转移至待加工的衬底上，然后进行刻蚀、扩散、离子注入等工艺加工，因此刻胶光电信息产业中微细加工技术的关键性基础加工材料。
光刻胶简介
光刻胶简介 又称光致抗蚀剂，由感光树脂、增感剂（见光谱增感染料）和溶剂三种主要成分组成的对光敏感的混合液体。感光树脂经光照后，在曝光区能很快地发生光固化反应，使得这种材料的物理性能，特别是溶解性、亲合性等发生明显变化。经适当的溶剂处理，溶去可溶性部分，得到所需图像（见图光致抗蚀剂成像制版过程）。 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，光刻胶可以分为三种类型。 ①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。 ②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. ③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。 光刻胶的化学性质 a、传统光刻胶：正胶和负胶。 光刻胶的组成：树脂（resin/polymer），光刻胶中不同材料的粘合剂，给与光刻胶的机械与化学性质（如粘附性、胶膜厚度、热稳定性等）；感光剂，感光剂对光能发生光化学反应；溶剂（Solvent），保持光刻胶的液体状态，使之具有良好的流动性；添加剂（Additive），用以改变光刻胶的某些特性，如改善光刻胶发生反射而添加染色剂等。 负性光刻胶。树脂是聚异戊二烯，一种天然的橡胶；溶剂是二甲苯；感光剂是一种经过曝光后释放出氮气的光敏剂，产生的自由基在橡胶分子间形成交联。从而变得
track光刻胶显影工艺
TRACK工艺简介 潘川2002/1/28 摘要 本文简要介绍关于涂胶、显影工艺的一些相关内容。 引言 超大规模IC对光刻有五个基本要求，即：高分辨率、高灵敏度、精密的套刻对准、低缺陷和大尺寸上的加工问题（如温度变化引起晶圆的胀缩等）。这五个基本要求中，高分辨率、高灵敏度和低缺陷与涂胶、显影工艺有很密切的关系。 第一节涂胶工艺 1光刻胶 光刻胶主要由树脂（Resin）、感光剂（Sensitizer）及溶剂（Solvent）等不同材料混合而成的，其中树脂是粘合剂（Binder）, 感光剂是一种光活性（Photoactivity）极强的化合物，它在光刻胶内的含量和树脂相当，两者同时溶解在溶剂中，以液态形式保存。除了以上三种主要成分以外，光刻胶还包含一些其它的添加剂（如稳定剂，染色剂，表面活性剂）。 光刻胶分为正胶和负胶。负胶在曝光后会产生交联（Cross Linking）反应，使其结构加强而不溶解于显影液。正胶曝光后会产生分解反应，被分解的分子在显影液中很容易被溶解，从而与未曝光部分形成很强的反差。因负胶经曝光后，显影液会浸入已交联的负性光刻胶分子内，使胶体积增加，导致显影后光刻胶图形和掩膜版上图形误差增加，故负胶一般不用于特征尺寸小于的制造。典型的正胶材料是邻位醌叠氮基化合物，常用的负胶材料是聚乙稀醇肉桂酸酯。CSMC-HJ用的是正性光刻胶。 在相同的光刻胶膜厚和曝光能量相同时，不同光刻胶的感光效果不同。在一定的曝光波长范围内，能量低而感光好的胶称为灵敏度，反之则认为不灵敏。我们希望在能满足光刻工艺要求的情况下，灵敏度越大越好，这样可减少曝光时间，从而提高产量。 2涂胶 涂胶是在结净干燥的圆片表面均匀的涂一层光刻胶。常用的方法是把胶滴在圆片上，然后使圆片高速旋转，液态胶在旋转中因离心力的作用由轴心沿径向飞溅出去，受附着力的作用，一部分光刻胶会留在圆片表面。在旋转过程中胶中所含溶剂不断挥发，故可得到一层分布均匀的胶膜。 涂胶过程有以下几个步骤： 1.1涂胶前处理（Priming）： 要使光刻胶精确地转移淹膜版上的图形，光刻胶与圆片之间必须要有良好的粘附。在涂胶之前，常采用烘烤并用HMDS（六甲基二硅胺）处理的方法来提高附着能力。
光刻胶产品的介绍
光刻胶产品的介绍 光刻胶产品主要适用于集成电路产业和平板显示器产业的光刻工艺，以得到精细线路。文章介绍了高世代平板显示器用光刻胶产品的性能，用途。 标签：光刻胶；性能；用途 前言 所谓光刻胶（photoresist），是一类利用光化学反应进行精细图形转移的化学品。应用于集成电路、平板显示器、光伏电池、LED等产业。文章主要讨论用于高世代平板显示器（FPD）产业的正性光刻胶。 光刻胶隶属于电子化学品，指为电子工业配套的精细化工材料。工信部指出，“十一五”期，我国必须大力发展电子材料产业，缩小电子材料与国外先进水平的差距，提高国内自主配套能力，为电子信息产业的发展提供有力支撑。 文章讨论的正性光刻胶，利用曝光、显影后，感光部分树脂的溶解度远大于非感光部分树脂的特性，通过光刻工艺（LITHOGRAPHY），得到所需的线路图形，是光刻工艺中使用的关键化学品。 高世代的面板工厂，需建设大面积无尘洁净空间，购置大型的自动化精密机械，投资高昂。为面板工厂配套的各类电子化学品，需满足面板工厂对大尺寸和精细线路方面的高要求，才能保证产品的正品率，以收回高昂投资。 1 光刻胶的介绍 光刻胶，在曝光区域发生化学反应，造成曝光和非曝光部分在碱液中溶解性产生明显的差异，经适当的溶剂处理后，溶去可溶性部分，得到所需图像。根据其化学反应机理，分负性胶和正性胶两类。经曝光、显影后，溶解度增加的是“正性胶”，溶解度减小的是“负性胶”。正性胶有良好的分辨率，但成本较高。 适用于高世代平板显示器产业的光刻胶，一般采用正性光刻胶，以得到良好的分辨率。FPD工厂所用的曝光光源，一般采用H-line/G-line/I-line的紫外混合光源，光源波长在300nm～450nm范围。为适应高世代平板显示器尺寸越来越大的趋势，多采用刮涂工艺（SLIT COATING）。 典型的高世代平板显示器产业所用的正性光刻胶，主要成分和作用是：（1）线性酚醛树脂为成膜树脂，通过涂布工艺在喷溅金属的玻璃基材表面形成树脂涂层，利用光刻工艺，在涂层上“印制”线路。（2）感光剂（photo-active compound，简称PAC）采用邻重氮萘醌（diazo-naphthoquinone，简称为DNQ）磺酸酯，利用PAC在感光和非感光部分不同的反应，得到所需的图形。（3）溶剂和添加剂，溶剂作用是得到均匀的稀释液体，以便涂布时有良好的流动性，形成表面均一平
印刷制版用的光刻胶
印刷制版用的光刻胶 摘要介绍现代印刷制版所用光刻胶，着重介绍正性光刻胶的感光机理，对负性光刻胶和免处理光刻胶的基础知识进行了扼要介绍。可作为高中化学阅读材料，供一线教师选用。 关键词高中化学阅读材料光刻胶感光机理印刷制版重氮萘醌 将一种材料均匀涂布在底板上，表面覆盖掩膜，经紫外光、准分子激光、电子束、离子束、X射线等光源的照射或辐射，曝光区与非曝光区的溶解性产生显著差异。曝过光的底片或相纸用药液处理显出影像（称为显影）后，底板表面呈现出与掩膜一致或相反的图形。这种材料就是光刻胶（又称光致抗蚀剂），这个过程称为制版。光刻胶可分为两类：一类是正性光刻胶，其曝光部分可溶，非曝光部分不溶，形成的图像与掩膜相同；另一类是负性光刻胶，其曝光部分不溶，非曝光部分可溶，形成的图像与掩膜相反。 1 正性光刻胶 正性光刻胶因其高反差、不溶胀和非有机溶剂显影等优点，被广泛应用于印刷、电子及精密加工等领域。典型正性光刻胶的有效成分是线性酚醛树脂、重氮萘醌类感光化合物。那么，这些物质在曝光时发生了什么变化使得曝光区与非曝光区的溶解性产生了显著差异呢？对于这个问题，学者们有着不同的认识，这里我们介绍两种主流观点。 1.1 分子间氢键作用机理 早期的分子间氢键作用机理［1，2］得到了较多人认可。该机理认为，感光前，酚醛树脂的羟基与重氮萘醌通过氢键作用（如图1所示），形成了稳定的6元环结构，因此不溶于碱水。 图1 重氮萘醌系正性光刻胶分子间氢键作用 曝光时，如图2所示，重氮萘醌先失去1分子氮，并迅速重排成烯酮，然后转变成茚羧酸，上述6元环结构被破坏。茚羧酸遇碱水生成茚羧酸盐而溶解，酚醛树脂本身就是可溶于碱水的，这样曝光部分都溶解了，留下与掩膜相同的图像。 图2 重氮萘醌的光分解过程示意图 1.2 新的酚醛树脂分子溶解模型 Reiser后来提出的这种机理认为［3,4］，重氮萘醌分子中的S=O键极性非常
光刻工艺介绍
光刻工艺介绍 一、定义与简介 光刻是所有四个基本工艺中最关键的，也就是被称为大家熟知的photo，lithography，photomasking, masking, 或microlithography。在晶圆的制造过程中，晶体三极管、二极管、电容、电阻和金属层的各种物理部件在晶圆表面或表层内构成，这些部件是预先做在一块或者数块光罩上，并且结合生成薄膜，通过光刻工艺过程，去除特定部分，最终在晶圆上保留特征图形的部分。 光刻其实就是高科技版本的照相术，只不过是在难以置信的微小尺寸下完成，现在先进的硅12英寸生产线已经做到22nm，我们这条线的目标6英寸砷化镓片上做到0.11um。光刻生产的目标是根据电路设计的要求，生成尺寸精确的特征图形，并且在晶圆表面的位置正确且与其它部件的关联正确。
二、光刻工艺流程介绍 光刻与照相类似，其工艺流程也类似： 实际上，普通光刻工艺流程包括下面的流程：
1)Substrate Pretreatment 即预处理，目的是改变晶圆表面的性质， 使其能和光刻胶（PR）粘连牢固。主要方法就是涂HMDS，在密闭腔体内晶圆下面加热到120℃，上面用喷入氮气加压的雾状HMDS，使得HMDS和晶圆表面的-OH健发生反应已除去水汽和亲水健结构，反应充分后在23℃冷板上降温。该方法效果远比传统的热板加热除湿好。 2)Spin coat即旋转涂光刻胶，用旋转涂布法能提高光刻胶薄膜的 均匀性与稳定性。光刻胶中主要物质有树脂、溶剂、感光剂和其它添加剂，感光剂在光照下会迅速反应。一般设备的稳定工作最高转速不超过4000rpm，而最好的工作转速在2000～3000rpm。 3)Soft Bake(Pre-bake)即软烘，目的是除去光刻胶中溶剂。一般是 在90℃的热板中完成。 4)Exposure即曝光，这也是光刻工艺中最为重要的一步，就是用 紫外线把光罩上的图形成像到晶圆表面，从而把光罩上面的图形转移到晶圆表面上的光刻胶中。这一步曝光的能量(Dose)和成像焦点偏移(Focus offset)尤为重要. 5)Post Exposure Bake(PEB)即后烘，这是非常重要的一步。在 I-line光刻机中，这一步的目的是消除光阻层侧壁的驻波效应，