本文目录一览: 1、什么是光刻胶以及光刻胶的种类 2、光刻胶~~光刻胶的概念是什么?...
光刻胶是一种有机化合物,它受紫外光曝光后,在显影液中的溶解度会发生变化。一般光刻胶以液态涂覆在硅片表面上,曝光后烘烤成固态。 1、光刻胶的作用: a、将掩膜板上的图形转移到硅片表面的氧化层中; b、在后续工序中,保护下面的材料(刻蚀或离子注入)。2、光刻胶的物理特性参数: a、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。 b、对比度(Contrast)。指光刻胶从曝光区到非曝光区过渡的陡度。对比度越好,形成图形的侧壁越陡峭,分辨率越好。 c、敏感度(Sensitivity)。光刻胶上产生一个良好的图形所需一定波长光的最小能量值(或最小曝光量)。单位:毫焦/平方厘米或mJ/cm2。光刻胶的敏感性对于波长更短的深紫外光(DUV)、极深紫外光(EUV)等尤为重要。 d、粘滞性/黏度(Viscosity)。衡量光刻胶流动特性的参数。粘滞性随着光刻胶中的溶剂的减少而增加;高的粘滞性会产生厚的光刻胶;越小的粘滞性,就有越均匀的光刻胶厚度。光刻胶的比重(SG,Specific Gravity)是衡量光刻胶的密度的指标。它与光刻胶中的固体含量有关。较大的比重意味着光刻胶中含有更多的固体,粘滞性更高、流动性更差。粘度的单位:泊(poise),光刻胶一般用厘泊(cps,厘泊为1%泊)来度量。百分泊即厘泊为绝对粘滞率;运动粘滞率定义为:运动粘滞率=绝对粘滞率/比重。单位:百分斯托克斯(cs)=cps/SG。 e、粘附性(Adherence)。表征光刻胶粘着于衬底的强度。光刻胶的粘附性不足会导致硅片表面的图形变形。光刻胶的粘附性必须经受住后续工艺(刻蚀、离子注入等)。 f、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。 g、表面张力(Surface Tension)。液体中将表面分子拉向液体主体内的分子间吸引力。光刻胶应该具有比较小的表面张力,使光刻胶具有良好的流动性和覆盖。 h、存储和传送(Storage and Transmission)。能量(光和热)可以激活光刻胶。应该存储在密闭、低温、不透光的盒中。同时必须规定光刻胶的闲置期限和存贮温度环境。一旦超过存储时间或较高的温度范围,负胶会发生交联,正胶会发生感光延迟。3、光刻胶的分类 a、根据光刻胶按照如何响应紫外光的特性可以分为两类:负性光刻胶和正性光刻胶。 负性光刻胶(Negative Photo Resist)。最早使用,一直到20世纪70年代。曝光区域发生交联,难溶于显影液。特性:良好的粘附能力、良好的阻挡作用、感光速度快;显影时发生变形和膨胀。所以只能用于2μm的分辨率。 正性光刻胶(Positive Photo Resist)。20世纪70年代,有负性转用正性。正性光刻胶的曝光区域更加容易溶解于显影液。特性:分辨率高、台阶覆盖好、对比度好;粘附性差、抗刻蚀能力差、高成本。 b、根据光刻胶能形成图形的最小光刻尺寸来分:传统光刻胶和化学放大光刻胶。 传统光刻胶。适用于I线(365nm)、H线(405nm)和G线(436nm),关键尺寸在0.35μm及其以上。 化学放大光刻胶(CAR,Chemical Amplified Resist)。适用于深紫外线(DUV)波长的光刻胶。KrF(248nm)和ArF(193nm)。4、光刻胶的具体性质 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。 b、化学放大光刻胶(CAR,Chemical Amplified Resist)。树脂是具有化学基团保护(t-BOC)的聚乙烯(PHS)。有保护团的树脂不溶于水;感光剂是光酸产生剂(PAG,Photo Acid Generator),光刻胶曝光后,在曝光区的PAG发生光化学反应会产生一种酸。该酸在曝光后热烘(PEB,Post Exposure Baking)时,作为化学催化剂将树脂上的保护基团移走,从而使曝光区域的光刻胶由原来不溶于水转变为高度溶于以水为主要成分的显影液。化学放大光刻胶曝光速度非常
光刻胶
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)。
光刻胶广泛用于印刷电路和集成电路的制造以及印刷制
版等过程。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。
感光树脂在用近紫外光辐照成像时,光的波长会限
制分辨率(见感光材料)的提高。为进一步提高分辨率
以满足超大规模集成电路工艺的要求,必须采用波长更
短的辐射作为光源。由此产生电子束、X 射线和深紫外
(<250nm)刻蚀技术和相应的电子束刻蚀胶,X射线刻蚀
胶和深紫外线刻蚀胶,所刻蚀的线条可细至1□m以下。
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最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。
1、光刻胶又称光致抗蚀剂,是指通过紫外光、电子束、离子束、X射线等的照射或辐射,其溶解度发生变化的耐蚀剂刻薄膜材料。
2、光刻胶按其形成的图像分类有正性、负性两大类。在光刻胶工艺过程中,涂层曝光、显影后,曝光部分被溶解,未曝光部分留下来,该涂层材料为正性光刻胶。如果曝光部分被保留下来,而未曝光被溶解,该涂层材料为负性光刻胶。
光刻胶属于半导体板块。
光刻胶是电子领域微细图形加工关键材料之一,是由感光树脂、增感剂和溶剂等主要成分组成的对光敏感的混合液体。在紫外光、深紫外光、电子束、离子束等光照或辐射下,其溶解度发生变化,经适当溶剂处理,溶去可溶性部分,最终得到所需图像。
按显示效果分类,光刻胶可分为正性光刻胶和负性光刻胶。按照曝光波长分类,光刻胶可分为紫外光刻胶(300~450nm)、深紫外光刻胶(160~280nm)、极紫外光刻胶(EUV,13.5nm)、电子束光刻胶、离子束光刻胶、X 射线光刻胶等。
按行业分类,可分为PCB光刻胶、面板光刻胶、半导体光刻胶。目前,中国本土光刻胶以 PCB 用光刻胶为主,平板显示、半导体用光刻胶供应量占比极低,市场炒作以面板显示及半导体这块为主。
光刻胶的应用:
1、液体火箭发动机层板喷注器上金属板片型孔的双面精密加工,以及液体推进器预包装贮箱上的膜片阀金属片刻痕。
2、在金刚石台面上制备金属薄膜电极以及在偏聚二氟乙烯(PVDF)压电薄膜上制备特定尺寸和形状的金电极。
3、制作各种光栅、光子晶体等微纳光学元件。早在80年代中期,Ⅲ~Ⅴ族化合物光电子器件的制备就用到了激光全息光刻技术,其中研究最多的是用全息光刻直接形成分布反馈(DFB)半导体激光器的光栅结构。
4、医用领域还用光刻制造微针和生物芯片等微细医疗器件。
光刻胶有成为光制扛蚀机是光刻成像的承载介质,可以利用化学反应原理讲光哥系统中经过滤波颜色后的光信息转化为能量,完成掩膜图形的复制。 有消息称,日本东北213地震使得其企业的光刻胶出现了供应告急的问题,而信越更是宣布了关闭厂区,要知道日本信越占据全球光刻胶市场的20%。而光刻胶又是半导体的关键材料,日本信越宣布关闭厂区,就意味着全球光刻胶出现了供不应求的情况,其所带来的连锁反应就是加剧了芯片急慌的问题。
有相关数据显示,2018年之中,全球半导体市场结构之中光刻胶的占比达到了5.24%,被称之为半导体的核心材料。在全球半导体光刻胶市场之中,日本企业可以说是一家独大的,随随便便就能够形成垄断的现象,其占比达到了80%。其中前面讲到过的信越以及住友化学和TOK等等都是光刻胶市场领域之中的巨头,可是日本此次突发地震,使得光刻胶市场1度面临供不应求的状况。
我们国家在光刻胶领域几乎是一片空白。不过,目前已经有很多中国企业正在不断的追求国产替代,在PCB光刻胶市场,这种国产化率已经达到了50%。 虽然只是门槛相对较低的市场,但好歹也算是一定的成就吧,而在LCD光刻胶市场之中,国产化已经达到了5%。在这种领域之内,其实我们还需要面临很大的挑战。而此次日本光刻胶出现告急的情况,给中国的企业带来了一定的机遇。
目前,我们国家已经涌现了很多的光刻胶领头企业,填补在这上面所遇见的空白,其中就包括晶瑞股份,南大光电,上海新阳等等。在南大光电的努力之下,企业发的ARF193纳米光刻胶,已经通过了客户使用认证,成为中国首只通过产品验证的国产ARF光刻胶,代表着在光刻胶领域之中,我们又向前一步。除了南大光电之外,晶瑞股份也传来了消息,其KrF光交已经进入了客户测试阶段。要知道,晶瑞股份曾经花费巨资达到1102.5万美元从sk海力士手中收购了阿斯买的光刻机设备。这种光科技能够研发出最高28纳米的光刻胶。对于晶锐股份的ARF光刻胶以及ARfi光刻胶有着一定的推动作用。
而上海信阳花费7.32亿元推动集成电路制造,其中ARF光刻胶与KrF光刻胶成为其公司项目的主要攻克方向。不管是南大光电还是晶锐股份,又或者是上海新阳,这些企业为中国在光刻胶领域上面的发展填上了一笔又一笔色彩,使得我们在这个领域之中不再是小白的状态。除了在光刻胶领域之中,我们在其他很多领域之中也都获得了一定的成就。相信在全国上下无数企业的努力之下,我们一定能够完成在半导体内各个领域之中的突破。虽然我们底子薄弱,但是我们有不服输的精神,尽管我们起步晚,但是我们有决心。我们不能够决定我们在全球领域内会拥有多大的地位,但是我们能够决定我们付出多少就会收获多少。
光刻胶是光刻胶,ITO是ITO,两回事。光刻胶(Photo resist,PR)是应用在光刻工艺中的,具备感光性,ITO(氧化铟锡)是电极材料,一般是在镀膜工艺中沉积上去的。
沐里沐是钼铝钼,是金属电极的膜层材料。
在TFT制造中,钼铝钼只是栅极源极最常见的材料而已,而栅极和源极是必要的。作为膜层材料,镀膜肯定是一整层的,不过经过光刻和刻蚀工艺后,最终剩下的就是我们想要的图案了。
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