光刻膠的分類

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硅片制造中，光刻膠的目的主要有兩個：（1）將掩模版圖形轉(zhuǎn)移到硅片表面頂層的光刻膠中；（2）在后續(xù)工藝中，保護(hù)下面的材料（例如刻蝕或離子注入阻擋層）。

分類

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。圖1是正性膠的顯影工藝與負(fù)性膠顯影工藝對比結(jié)果示意圖 [2]  。

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。圖形化可以簡單理解為將設(shè)計的圖像從掩模版轉(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。

光刻膠的生產(chǎn)步驟　　

1、準(zhǔn)備基質(zhì)：在涂布光阻劑之前，硅片一般要進(jìn)行處理，需要經(jīng)過脫水烘培蒸發(fā)掉硅片表面的水分，并涂上用來增加光刻膠與硅片表面附著能力的化合物以及硅二乙胺。

2、涂布光阻劑（photo resist）：將硅片放在一個平整的金屬托盤上，托盤內(nèi)有小孔與真空管相連，硅片就被吸在托盤上，這樣硅片就可以與托盤一起旋轉(zhuǎn)。

3、軟烘干：也稱前烘。在液態(tài)的光刻膠中，溶劑成分占65％－85％，甩膠之后雖然液態(tài)的光刻膠已經(jīng)成為固態(tài)的薄膜，但仍有10％－30％的溶劑，容易玷污灰塵。通過在較高溫度下進(jìn)行烘培，可以使溶劑從光刻膠中揮發(fā)出來，從而降低了灰塵的玷污。

4、曝光：曝光過程中，光刻膠中的感光劑發(fā)生光化學(xué)反應(yīng)，從而使正膠的感光區(qū)、負(fù)膠的非感光區(qū)能夠溶解于顯影液中。正性光刻膠中的感光劑DQ發(fā)生光化學(xué)反應(yīng)，變?yōu)橐蚁┩?，進(jìn)一步水解為茚并羧酸，羧酸對堿性溶劑的溶解度比未感光的感光劑高出約100倍，同時還會促進(jìn)酚醛樹脂的溶解。于是利用感光與未感光的光刻膠對堿性溶劑的不同溶解度，就可以進(jìn)行掩膜圖形的轉(zhuǎn)移。

5、顯影（development） ：經(jīng)顯影，正膠的感光區(qū)、負(fù)膠的非感光區(qū)溶解于顯影液中，曝光后在光刻膠層中的潛在圖形，顯影后便顯現(xiàn)出來，在光刻膠上形成三位圖形。為了提高分辨率，幾乎每一種光刻膠都有專門的顯影液，以保證高質(zhì)量的顯影效果。

6、硬烘干：也稱堅(jiān)膜。顯影后，硅片還要經(jīng)過一個高溫處理過程，主要作用是除去光刻膠中剩余的溶劑，增強(qiáng)光刻膠對硅片表面的附著力，同時提高光刻膠在刻蝕和離子注入過程中的抗蝕性和保護(hù)能力。

7、刻（腐）蝕或離子注入

8、去膠：刻蝕或離子注入之后，已經(jīng)不再需要光刻膠作保護(hù)層，可以將其除去，稱為去膠，分為濕法去膠和干法去膠，其中濕法去膠又分去膠和無機(jī)溶劑去膠。

硅片模具加工如何選擇光刻膠呢？

注意事項(xiàng)：

①若腐蝕液為堿性，則不宜用正性光刻膠；

②看光刻機(jī)型式,若是投影方式,用常規(guī)負(fù)膠時氮?dú)猸h(huán)境可能會有些問題

③負(fù)性膠價格成本低，正性膠較貴；

④工藝方面：負(fù)性膠能很好地獲得單根線，而正性膠可獲得孤立的洞和槽；

⑤健康方面：負(fù)性膠為有機(jī)溶液處理，不利于環(huán)境；正性膠屬于水溶液，對健康、環(huán)境無害。

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