光刻胶
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。
光刻胶的种类有哪些各有何特点
光刻胶的种类有哪些各有何特点光刻胶是微电子加工过程中的关键材料之一，它起到了良好的光刻功能，使得微电子芯片制造过程得以顺利进行。
而不同种类的光刻胶，由于其化学成分和性能特点的不同，也会在微电子芯片制造的过程中遇到不同的问题。
本文将重点介绍光刻胶的种类及其特点。
一、光刻胶的种类1. 正型光刻胶（Positive photoresist）正型光刻胶在微细加工过程中，通过光暴露后生成可溶性膜丝，再通过显影去除未暴露部分的胶膜，形成图形，并在这部分形成图形的区域进行加工工艺。
正型光刻胶多数采用溶液显影方式，显影后形成的结构具有边缘清晰，分辨率高的特点，特别适用于制作细微结构。
2. 反型光刻胶（Negative photoresist）反型光刻胶与正型光刻胶相反，是在曝光未受光照射的区域形成可溶性膜丝，在显影之后去除已曝光部分的胶膜，形成所需加工的图形构件。
反型光刻胶则主要用于一些特殊用途，如用于蚀刻和电子束光刻加工中。
3. 混合型光刻胶（Hybrid photoresist）混合型光刻胶则是前两者的混合物，拥有两种光刻胶的优点，是相对理想的光刻胶。
其中，许多混合型光刻胶概念在电子束光刻加工中得到了广泛应用，可以同时满足其高分辨率需求和较长的品质寿命。
二、光刻胶的特点1. 分辨率（Resolution）光刻胶最重要的物理特性之一就是分辨率。
分辨率定义为影像的最小宽度，从图形的一个纹理结构的特征尺度来说就是边缘渐进的斜率之变化。
分辨率决定了影像造成的图形在纵横向尺寸上的限制程度，越高的分辨率使得制作更小、更紧凑的结构成为了可能。
2. 漏光（Tolerance）漏光可以被视为光刻胶性能的指标之一，意味着胶上的图形逐渐被严格建立的边界包围。
开发过程还能够承受某些胶的倾向吸收不同程度的对比度。
这样的不一致的吸收能力称为装备项，而且如果不恰当的使用就会阻碍漏光的控制，从而严重损害影像质量。
3. 敏感度（Sensitivity）光刻胶的敏感度也是一个不容忽视的特性。
光刻胶及光刻工艺流程
光刻工艺流程
原因是绝大多数光刻胶所含的高分子聚合物是疏水的，而氧 化物表面的羟基是亲水的，两者表面粘附性不好。 通常用的增粘剂：HMDS(六甲基二硅胺烷)
亲水的带羟基的硅烷醇→疏水的硅氧烷结构，既易与晶圆表 面结合，又易与光刻胶粘合。
方法有：沉浸式，旋涂法和蒸汽法
2.涂胶 涂胶工艺的目的就是在晶园表面建立薄的、均匀的、并且没
（2）烘干 经过清洁处理后的晶圆表面会含有一定的水分（亲水性表
面），所以必须将其表面烘烤干燥（干燥的表面为憎水性表 面），以便增加光刻胶和晶圆表面的粘附能力。
光刻工艺流程
保持憎水性表面的方法：一种是把室内湿度保持在50%以 下，并且在晶园完成前一步工艺之后尽可能快地对晶园进行 涂胶。另一种是把晶园储存在用干燥且干净的氮气净化过的 干燥器中。
8.检验 显影检查是为了查找光刻胶中成形图形的缺陷。继续进 行刻蚀工艺或离子注入工艺前必须进行检查以鉴别并除 去有缺陷的晶圆。
1. 根据光刻胶按照如何响应紫外光的特性可以分为两类
正胶（Positive Photo Resist）：曝光前对显影液不可溶，而曝光 后变成了可溶的，能得到与掩模板遮光区相同的图形。
负胶（Negative Photo Resist）：反之。
掩模板
PR
氧化膜
wafe r
正胶
曝光
显影
负胶
光刻胶的分类
光刻工艺流程
前处理 涂胶
软烘烤 对准曝光
检验 硬烘烤 显影
PEB
光刻工艺流程
1.前处理
（1）微粒清除 wafer表面的杂质微粒会影响光刻胶的粘附，且会损坏光刻
的图形，造成成品率的下降，所以必须要清洁掉表面的杂质颗 粒、表面沾污以及自然氧化层等。
光刻胶使用注意事项
光刻胶使用注意事项
以下是 6 条关于光刻胶使用注意事项：
1. 嘿，你可别小看这光刻胶啊！就像做菜时调料不能乱加一样，用光刻胶可得注意保存环境呢！比如说啊，不能把它放在潮湿的地方，不然就可能会失效哟！你想想，要是辛苦准备做一道美味佳肴，结果因为调料坏了影响菜的味道，那不就太可惜了嘛！
2. 哎呀呀，在使用光刻胶的时候，一定要注意它的兼容性呀！这就好比找对象，得找相互合适的呀！如果和一些不相容的材料混用，那可就出大问题啦，不就像不合适的两个人硬凑在一起，肯定会矛盾不断嘛！
3. 喂喂喂，千万别忘了均匀涂抹光刻胶呀！就像给面包涂果酱，得涂得匀匀的才行呀！不然厚一块薄一块的，最后出来的效果能好吗？那肯定不行呀！
4. 嘿，你知道吗？使用光刻胶时清洁超级重要的呀！这就仿佛打扫房间一样，不打扫干净怎么能住得舒服呢！如果不把光刻胶使用的地方清理干净，有杂质什么的，那不是会影响效果嘛！
5. 天呐，操作时别太粗暴对待光刻胶呀！它可不是能随便折腾的哟！这就像对待一个易碎的宝贝，得小心翼翼的呀，不然一不小心弄坏了，那不就糟糕啦！
6. 哟哟哟，一定要注意光刻胶的使用期限啊！过期了可就不好用啦，这跟食物过期一个道理呀！过期的食物你敢吃吗？同理，过期的光刻胶也不能用呀！
结论：务必认真对待光刻胶的使用，注意这些要点，才能发挥它的最佳效果哟！。
光刻胶——精选推荐
````4. 光刻胶光刻胶主要由树脂（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：⑵正胶1.特点·本身难溶于现像液，曝光后会离解成一种溶于现像液的结构；·解像度高，耐Dry Etch性强等。
光刻胶基本介绍
The introduction of Photoresist and Application光刻胶基本介绍主要内容CONTENT☐一，光刻胶基础知识☐二，光刻胶的种类☐三，光刻胶的应用领域☐四，光刻胶的特点☐五，光刻胶的可靠性测试内容☐六，光刻胶的来料要求一、光刻胶基础知识☐光刻胶是一种具有感光性的化学品（混合物）树脂（Resin）：10-40% by weight感光剂（PAC）或光致产酸剂（PAG）：1-6% by weight溶剂（Solvent）：50-90% by weight添加剂（Additive）：1-3% by weight单体（Monomer）：10-20% by weight二、光刻胶的种类☐依照化学反应和显影原理分类一、正性光刻胶形成的图形与掩膜版相同；二、负性光刻胶形成的图形与掩膜版相反。
SubstratePhotoresistCoating Maskh u TransferEtchStripExposure DevelopPositive Negative☐按照感光树脂的化学结构分类一、光聚合型：1）采用烯类单体，在光作用下生成自由基，进一步引发单体聚合，最后生成聚合物。
2）采用环氧树脂，阳离子开环，引发环氧交联反应，最后生成聚合物。
二、光分解型，采用含有叠氮醌类化合物的材料，其经光照后,发生光分解反应，可以制成正性胶；☐按照曝光波长类一、紫外光刻胶（300~450nm）；I-line：365nm；H-line：405nm；G-line：436nm；Broad Band （g+h+i）二、深紫外光刻胶（160~280nm）；KrF：248nm；ArF：193nm；F2：157nm；三、极紫外光刻胶（EUV，13.5nm）；四、电子束光刻胶、离子束光刻胶、X射线光刻胶等。
不同曝光波长的光刻胶，其适用的光刻极限分辨率不同，通常来说，在使用工艺方法一致的情况下，波长越小，加工分辨率越佳。
光刻胶
抗蚀性（Anti-etching; Etching resistance）即光刻胶材料在刻蚀过程中的抵抗力。在图形从光刻胶转 移到晶片的过程中，光刻胶材料必须能够抵抗高能和高温（>150℃）而不改变其原有特性 。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 。在湿法刻蚀中，印有电路图形的光刻胶需要连 同硅片一同置入化学刻蚀液中，进行很多次的湿法腐蚀。只有光刻胶具有很强的抗蚀性，才能保证刻蚀液按照所 希望的选择比刻蚀出曝光所得图形，更好体现器件性能。在干法刻蚀中，例如集成电路工艺中在进行阱区和源漏 区离子注入时，需要有较好的保护电路图形的能力，否则光刻胶会因为在注入环境中挥发而影响到注入腔的真空 度。此时注入的离子将不会起到其在电路制造工艺中应起到的作用，器件的电路性能受阻 。
1890年。德国人格林（Green）和格罗斯（Gross）等人将重氮化的混合物制成感光材料。取得了第一个重氮 感光材料的专利。不久，德国的卡勒（Kalle）公司推出了重氮印相纸，从而使重氮感光材料商品化，并逐渐代 替了铁印相技术。
工作原理
辐射线
光学
纳米压印技术
光刻胶类型及应用制程
紫外光刻胶
紫外光刻胶适用于g线（436 nm）与i线（365 nm）光刻技术。
2.紫外压印光刻胶：使用透明的模板，将预先制作好的带有微图形特征的硬模版压入常温下液态光刻胶中， 用紫外光将光刻胶固化后抬起模板，从而将模板上的微特征转移到光刻胶上。按照光引发反应机理，可分为自由 基聚合和阳离子聚合两大体系 。光刻胶材料主要有甲基丙烯酸酯体系、有机硅改性的丙烯酸或甲基丙烯酸酯体 系、乙烯基醚体系、环氧树脂体系等。
1.
热压印与紫外压印原理示意图纳米压印技术是通过压模来制作微纳特征的一种图形转移技术，其最明显的优 势是高产能、高分辨率、低成本，主要工艺流程：模板制作、硅衬底滴胶、压印、曝光、脱模、离子刻蚀，图像 精度可以达到5 nm。使用的光刻胶种类主要分为两种：
第二章-3(光刻胶)
电子束光刻胶
PMMA(poly methylmethacrylate) 聚甲基丙稀酸酯：分辨 率高，附着力强，工艺简单成熟；灵敏度低，抗干法腐蚀 能力差。 在深紫外光照下，聚合体结合链断开，变得易溶解。 对220nm光波最敏感，对波长高于240nm的光完全不敏感。 要求曝光剂量大于250mJ/cm2 灵敏度：100~500 mC/cm2
第四章：光刻胶
Chapter IV: Resist
曝光过程中，为了转换图形， 光辐射必须照射在光敏材料上，改 变光敏材料的特性，实现光刻版图 形的转换。通常称用于图形转换的 光敏材料为光刻胶。
光刻胶的类型
光刻胶通常具有刺激性气味
正性光刻胶 ——曝光区在显影液中溶解 负性光刻胶 ——曝光区在显影液中不溶解
紫外曝光后DQ的光分解反应
O N2 ＋光 O ＋N2 R O C OH ＋N2 ＋水 R 羧酸(溶解增强剂) R 乙烯酮 Wolff重组 O C ＋N2
R
光反应前后产物
反应前：酚醛树脂与DQ以1：1混和，DQ作为抑 制剂，光刻胶几乎不溶于显影液。 反应后：DQ转化为羧酸，羧酸与酚醛树脂混合物 迅速吸收水，反应中放出的氮也使光刻胶起泡 沫，两者均促进胶的溶解。溶解过程中羧酸也进 一步分裂为水溶的胺。
光刻胶的涂敷工艺
光刻胶涂敷的工艺流程(1)
脱水烘烤：真空或干燥氮气气氛 中，以150 ℃～200 ℃烘烤，目的 是去除圆片表面吸附的水分。 六甲基二硅亚胺(HMDS，增黏剂) 的涂布。 涂胶：常用的方法是旋转涂胶。 涂胶速率为2000～6000 r/min。胶 的厚度由转速决定。通常旋涂之 后滴在圆片上的胶只能保留1％， 其它在旋转是飞离圆片。
对于特定的某种光刻胶：对比度曲线 并不固定，具体取决于显影过程、软 烘、后烘、曝光波长、硅片表面发射 率等因素的影响。光刻的任务就是调 节光刻胶的过程，使对比度最大而光 刻速度维持在一个可以接受的水平。
光刻胶分类
光刻胶分类光刻胶是一种在半导体制造过程中广泛应用的材料，其主要作用是在芯片制作过程中对光进行精确控制，从而实现微米级甚至纳米级的图形化。
根据不同的特性和用途，光刻胶可以分为不同的类型，下面将介绍几种常见的光刻胶分类。
一、紫外光刻胶紫外光刻胶是应用最为广泛的一类光刻胶，其特点是对紫外光具有很好的敏感性，可以在紫外光的照射下发生化学反应，形成所需的图形。
紫外光刻胶通常用于制作晶体管、集成电路等微米级器件。
二、电子束光刻胶电子束光刻胶是另一种常见的光刻胶类型，其特点是对电子束具有很好的敏感性，可以在电子束的照射下发生化学反应，实现微米级甚至纳米级的图形化。
电子束光刻胶通常用于制作高精度、高密度的微电子器件。
三、X射线光刻胶X射线光刻胶是一种对X射线具有很好敏感性的光刻胶，可以在X 射线的照射下发生化学反应，实现纳米级甚至更高分辨率的图形化。
X射线光刻胶通常用于制作特殊要求的微纳米器件，如MEMS器件、光子器件等。
四、多层光刻胶多层光刻胶是一种将不同类型的光刻胶层叠加在一起使用的光刻胶，通过控制不同层光刻胶的性质和厚度，可以实现复杂的器件结构和功能。
多层光刻胶通常用于制作具有多层次结构的微纳米器件，如光子晶体、纳米线阵列等。
五、化学增强光刻胶化学增强光刻胶是一种利用化学反应增强图形分辨率和形状控制的光刻胶，通过添加特定的化学试剂或催化剂，可以实现更高分辨率和更复杂的图形化。
化学增强光刻胶通常用于制作高分辨率、高精度的微纳米器件，如生物芯片、传感器等。
光刻胶的分类不仅仅是根据其对光或电子束的敏感性，还包括了其具体的应用领域和要求。
不同类型的光刻胶在半导体制造和微纳米器件制作中扮演着不同的角色，通过选择合适的光刻胶类型和工艺参数，可以实现更高效、更精确的器件制作。
在未来的微纳米制造中，光刻胶的分类和研究将继续发挥重要作用，推动着微电子技术和纳米技术的发展。
光刻胶概念一览表
光刻胶概念一览表
光刻胶是一种特殊的材料，用于制作微电子和微加工领域的器件。
它的主要作
用是用于印刷图形或电路模式，让电路图案可以被传输到硅片上。
光刻胶的定义
光刻胶是一种高分子化合物，常见于半导体制造工艺中，用于制造芯片、电路板、半导体元件等微型加工产品的过程中。
它主要作为一种遮盖层，在显影过程中会被去掉，然后在后续的加工过程中，通过对被保护的区域进行刻蚀或沉积等处理，得到我们所需要的所需的模式或装配。
光刻胶的分类
各种光刻胶类型
•喷雾光刻胶
•溶液光刻胶
•热致变色光刻胶
•电子束光刻胶
•紫外线光刻胶
光刻胶的性质
•光刻胶的敏感性和消光度
•光刻胶的分辨率
•光刻胶的粘附力和刚性
•光刻胶的耐化学性和耐热性
光刻胶的应用
•与硅片的结合
•完成常用的光阻工艺
•用于制作光学元器件和显示器组件
光刻胶的未来发展
由于半导体行业和移动设备市场的快速增长，越来越多的光刻胶技术得到了广
泛应用。
光刻胶一直在不断地发展和创新，未来将继续向更高的分辨率、更高的灵敏性、更快的曝光速度和更低的成本方面发展。
结论
光刻胶是一种非常重要的材料，广泛应用于微电子和微加工领域，随着新技术的出现，它的性能和应用范围也在不断提升。
虽然光刻胶已经成为了半导体器件和光学器件的主流材料之一，但是它在未来的发展过程中，仍然需要更多的技术创新和应用探索。
光刻胶的分类
光刻胶的分类
光刻胶（Photoresist）是一种在光刻工艺中使用的化学物质，
主要用于半导体和微电子器件的制造中。
根据其化学特性和用途，光刻胶可以分为以下几类：
1. 乙烯基光刻胶（Evolvable Status Imaging Resist，ESIR）：
使用持久性较强的光致溶解性实现图案转移。
2. 菲涅耳光刻胶（Fresnel Imaging Resist，FIR）：主要用于X
射线和伪光学的光刻工艺中，可以实现高分辨率图案转移。
3. 改性聚苯乙烯光刻胶（Modified Polystyrene Resist，MSR）：具有良好的光刻性能，适用于一般的光刻工艺。
4. 紫外光刻胶（Ultraviolet Photoresist，UVPR）：适用于紫外
光刻工艺，通常用于半导体器件制造。
5. 电子束光刻胶（Electron Beam Resist，EBR）：适用于电子
束光刻工艺，常用于微细图案的制备。
此外，根据光刻胶的性质和制备方式，还可以将其分为正胶（Positive Resist）和负胶（Negative Resist）两类。
正胶在光
照后，被光固化的部分会变得溶解性差，而未受光照的部分溶解性较好；负胶则相反，即光照后被固化的部分溶解性较好，未受光照的部分溶解性差。
光刻胶概念一览表
光刻胶概念一览表光刻胶概念一览表随着微电子、半导体、光电子和其他高新技术的发展，对光刻胶的需求越来越大。
然而，对于光刻胶这一概念，很多人并不太了解。
下面，我们将介绍一些与光刻胶相关的概念，以便更好地了解和使用光刻胶。
1、光刻胶的定义光刻胶是一种通过光刻技术，将图案或图像的形状转移到半导体材料表面的重要材料之一。
光刻胶可用于制备微型电子元件、机械装置和图案。
2、光刻胶的分类按照用途的不同，光刻胶可以分为以下几类：（1）正胶：用于沟槽、线、阵列等结构的制备。
（2）反胶：用于制备负图案，主要是负形结构。
（3）双层胶：由覆盖在基础上的正胶和底部的反胶组成，用于加深沟槽和减小线宽度。
3、光刻胶的制备过程光刻胶的制备大致可以分为三个步骤：（1）底层制备：这一步骤包括淀粉和玻璃等基础结构的制备。
（2）胶层覆盖：在基础结构上覆盖光刻胶。
（3）曝光和蚀刻：曝光胶层并进行蚀刻，从而将光刻胶中的图形转移到基础结构表面。
4、光刻胶的性能指标（1）分辨率：指的是光刻胶加工后的线宽度。
（2）感光度：光刻胶吸收和转化光辐射的能力。
（3）显影性能：显影液在胶层表面停留时间和显影效果的好坏。
5、光刻胶的应用领域（1）微电子：在集成电路制造中，光刻胶可用于制造各种微型电子元件。
（2）半导体：光刻胶是制造高精度半导体元件的重要材料之一。
（3）光学：光刻胶可以用于制造微型透镜和其他光电子器件。
综上所述，光刻胶是现代高科技制造中不可或缺的材料。
通过对光刻胶相关的概念、分类、制备过程、性能指标和应用领域的介绍，希望读者能够更好地了解和使用光刻胶。
光刻胶结构表征
光刻胶结构表征
光刻胶是一种在光刻工艺中用于制作微影图案的材料。
其结构表征主要包括以下几个方面：
1. 光刻胶的化学成分：光刻胶的主要成分通常是聚合物，常见的有甲基丙烯酸甲酯（PMMA）、聚苯乙烯（PS）等。
此外，光刻胶中还包含一些辅助剂，如感光剂和增溶剂等。
2. 光刻胶的分子结构：光刻胶的分子结构决定了其感光特性和加工性能。
有些光刻胶分子中含有双键，通过光引发剂的作用，可引发聚合反应，形成交联结构，从而固定光刻胶的形状。
而一些光刻胶分子则是通过溶解和蒸发等方式形成微细线条。
3. 光刻胶的厚度和形态：光刻胶的厚度决定了最终微影图案的尺寸。
通常，光刻胶的厚度在几微米到几十微米之间。
光刻胶可以以液态形式涂覆在芯片表面，也可以通过旋涂等方式获得较为均匀的薄膜。
4. 光刻胶的感光特性：光刻胶在光照条件下发生化学反应，从而形成微影图案。
其光刻过程包括曝光、显影、氧化等步骤。
曝光过程中，光能被光刻胶吸收，引发感光剂的反应，促使光刻胶发生变化。
显影过程中，将未光刻的部分移除，形成微细线条或空穴。
综上所述，光刻胶的结构表征主要涉及其化学成分、分子结构、厚度和形态，以及感光特性等方面。
这些参数对于光刻工艺和最终微影图案的制备具有重要意义。
第7章光刻胶
4、匀胶后烘（软烘）
使光刻胶中的大部分溶剂蒸发 溶剂帮助得到薄的光刻胶膜但是吸收光并且影
响黏附性 曝光后烘时间和温度取决于工艺条件 过烘：聚合，光敏性降低 后烘不足：影响黏附性和曝光
5、曝光
软烘条件控制的重要性
前烘的作用是去除胶中大部分溶剂，使胶的曝光性能稳 定。胶在显影剂中的溶解速度极大地依赖于光刻胶中最 终的溶剂浓度。
例 题 8.2
7.5 光刻胶的涂敷和显影
介绍光刻工艺中除曝光与刻蚀以外的工序。
硅片清洗
去除玷污 去除微粒
减少针孔和其他缺陷
提高光刻胶黏附性
基本步骤
化学清洗
传统方法
冲洗
高压氮气吹
干燥
刷子旋转刷
高压水冲洗
1、光刻工艺-前烘
去水烘干 去除硅片表面的水份 提高光刻胶与表面的黏附性 通常在100℃ 与前处理同时进行
硅片自动输送轨道系统；真空卡盘吸住硅片；胶盘 排气系统：可控旋转马达；给胶管和给胶泵 边缘清洗（去边）
边缘光刻胶的去除方法
a、化学的方法（Chemical EBR）。软烘 后，用PGMEA或EGMEA去边溶剂，喷出少 量在正反面边缘出，并小心控制不要到达光刻 胶有效区域；
b、光学方法（Optical EBR）。即硅片边缘 曝光（WEE，Wafer Edge Exposure）。在 完成图形的曝光后，用激光曝光硅片边缘，然 后在显影或特殊溶剂中溶解。
酚醛树脂基化合物是IC制造中最常用的光刻胶的主要 成分。胶中通常有三种成分，即树脂或基体材料、感 光化合物（PAC）、溶剂。PAC是抑制剂，感光前， 抑制光刻胶在显影液中的溶解。感光后，起化学反应， 增加了胶的溶解速度。
光刻胶分正胶和负胶。
光刻胶的类型
光刻胶类型
光刻胶类型1. 介绍光刻胶是一种在半导体制造过程中广泛使用的材料，用于制作微细结构的光刻工艺。
光刻胶通过光刻曝光和化学反应来定义微细结构的形状和尺寸。
根据不同的需求，有多种不同类型的光刻胶可供选择。
本文将从技术性角度对常见的光刻胶类型进行详细介绍。
2. 正常光刻胶正常光刻胶，也被称为传统光刻胶，广泛用于传统的光刻工艺。
它由光敏化剂和基体聚合物组成，将基体聚合物暴露于紫外光下，通过光敏化剂的作用使其发生化学反应，形成所需的微细结构。
正常光刻胶通常具有较高的分辨率和进程控制能力，但耗时较长。
2.1 特点•分辨率高：正常光刻胶能够实现亚微米级的结构分辨率。
•良好的进程控制：正常光刻胶具有较好的进程控制性能，适用于高精度制造。
•耗时较长：正常光刻胶涉及多个步骤，时间成本较高。
2.2 应用正常光刻胶广泛应用于集成电路、光学器件、微电子机械系统等各类微纳加工过程中。
3. 紫外固化光刻胶紫外固化光刻胶是一种新型的光刻胶材料，相比于传统光刻胶，它具有更快的固化速度和更高的耐热性。
紫外固化光刻胶是一种可重复使用的光刻胶，它由光聚合性物质组成，在紫外光的照射下，光聚合性物质会快速发生化学反应，实现光刻工艺。
3.1 特点•快速固化：紫外固化光刻胶的固化速度较快，适用于快节奏的制造过程。
•高耐热性：紫外固化光刻胶在高温环境下具有较好的稳定性。
•可重复使用：紫外固化光刻胶可以通过反复曝光和固化使用。
3.2 应用紫外固化光刻胶广泛应用于三维打印、快速原型制造、生物芯片制造等领域。
4. 离子束光刻胶离子束光刻胶是一种高精度、高分辨率的光刻胶，它使用离子束曝光的方式定义微细结构。
离子束光刻胶具有非常高的分辨率和控制性能，常用于制造特殊要求的微细结构。
4.1 特点•高分辨率：离子束光刻胶可以实现亚纳米级的结构分辨率。
•高控制性：离子束光刻胶具有较好的控制性能，可以精确控制结构尺寸和形状。
•昂贵的设备要求：离子束光刻胶需要昂贵的离子束光刻设备。
第7章光刻胶
6、曝光后烘（PEB） • PEB 通常使用110 到130 °C的热板烘1分钟 • 对于同一种类的光刻胶, PEB 的温度通常 高于匀胶后烘（ 15-20°C ）. • 不充分的PEB 不能完全消除驻波的影响, • 过烘将引起聚合反应影响光刻胶的显影
硅片冷却 • PEB后，显影前，硅片放置在冷却板上冷 却至环境温度 • 高温会加速化学反应引起过显影 • 光刻胶CD 变小
正胶与负胶的性能比较：
1. 显影液不易进入正胶的未曝光部分，正胶光刻后线条不变 形。显影液会使负胶膨胀，线条变宽。虽然烘烤后能收缩， 但易变形。所以负胶不适合2.0微米以下工艺使用。正胶 是ULSI的主要光刻胶。 2. 正胶的针孔密度低，但对衬低的粘附差，通常用HMDS作增 粘处理。负胶对衬底粘附好，针孔密度较高。 3. 正胶耐化学腐蚀，是良好的掩蔽薄膜。
C/cm2 ，则其 Wmin 将增大到 0.23 m 。
3、对比度
对比度的定义为
D100 lg D0
1
D0
D100
对比度是上图中对数坐标下曲线的斜率，表示光刻胶区分
掩模上亮区和暗区的能力的大小，即对剂量变化的敏感程度。
D100 Dcr D0
D100 lg D0
先低速旋转~500rpm 再上升到~3000-7000rpm
黏度 • 在固体表面的流动性 • 影响匀胶厚度 • 与光刻胶的类型和温度有关 • 高速旋转有利于匀胶的均匀性
硅片自动输送轨道系统；真空卡盘吸住硅片；胶盘 排气系统：可控旋转马达；给胶管和给胶泵 边缘清洗（去边）
边缘光刻胶的去除方法
Wmin
qN min q 10 S S
式中，Wmin 为最小尺寸，即分辨率。可见，若灵敏度越高 （即 S 越小），则 Wmin 就越大，分辨率就越差。 例如，负性电子束光刻胶 COP 的 S = 0.3×10-6 C/cm2， 则其 Wmin = 0.073 m 。若其灵敏度提高到 S = 0.03×10-6
半导体用的光刻胶
半导体用的光刻胶
在半导体制造过程中，光刻技术是一种关键的步骤，而用于光刻的光刻胶（Photoresist）是其中的重要材料。
光刻胶主要用于半导体芯片制造中的图案转移过程，即将芯片上的设计图案转移到硅片上。
以下是一些常见用于半导体光刻的光刻胶类型：
正相光刻胶（Positive Photoresist）：此类光刻胶在曝光后会变得更容易溶解。
光刻胶的曝光部分变得溶解性较强，而未曝光部分则相对固化。
这种胶适用于需要显影出曝光区域的情况。
负相光刻胶（Negative Photoresist）：与正相光刻胶相反，负相光刻胶在曝光后未被曝光的区域变得更容易溶解。
这种胶适用于需要显影出未曝光区域的情况。
增感剂光刻胶（Chemically Amplified Photoresist，CAR）：这种光刻胶利用化学放大的原理，通过在显影过程中引入酸或碱等增感剂，实现对图案的精确控制，提高分辨率。
环氧光刻胶：主要应用于一些高分辨率和高温要求的工艺，因其耐高温性能而在一些特定的半导体工艺中得到使用。
在选择光刻胶时，制造商会根据具体的工艺需求、分辨率要求和其他性能参数来选择合适的光刻胶类型。
这些光刻胶在制程中起到了至关重要的作用，确保了半导体芯片上精密图案的准确转移。
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。
光刻胶在光刻工艺中的作用
光刻胶在光刻工艺中的作用一、引言光刻胶是光刻工艺中的重要组成部分，对于提高芯片良率、降低生产成本以及推动半导体行业的发展具有重要意义。
本文将对光刻胶的基本概念、分类、在光刻工艺中的作用、重要性以及发展趋势和挑战进行详细介绍。
二、光刻胶基本概念1. 光刻胶定义光刻胶是一种对光敏感的有机化合物，能够在紫外光的照射下发生化学反应，从而使被照射区域的材料性质发生变化。
在半导体制造过程中，光刻胶被用于保护底层材料，同时通过曝光和显影等步骤实现图案转移。
2. 光刻胶分类根据曝光波长和使用场景的不同，光刻胶可分为多种类型，如接触式光刻胶、接近式光刻胶、扫描式光刻胶等。
其中，接触式光刻胶是最早使用的光刻胶类型，其优点是分辨率高、成本低，但缺点是容易划伤底层材料；接近式光刻胶在曝光时将镜头与晶圆保持一定的距离，可以避免划伤底层材料，但分辨率相对较低；扫描式光刻胶则是通过扫描方式进行曝光，具有更高的分辨率和更低的成本。
三、光刻胶在光刻工艺中的作用1. 提高成像质量光刻胶作为光刻工艺中的关键材料，能够提高成像质量。
在曝光过程中，光刻胶能够吸收紫外光线并发生化学反应，从而改变被照射区域的材料性质。
通过精确控制曝光时间和曝光量，可以实现高分辨率和高对比度的图案。
2. 增强对比度对比度是衡量图像清晰度的重要指标。
在光刻工艺中，通过使用合适的光刻胶，可以增强对比度，提高图像的清晰度。
这有助于减少缺陷和误差，提高芯片良率。
3. 保证曝光精度曝光精度是光刻工艺的关键参数之一。
通过使用优质的光刻胶，可以保证曝光精度的稳定性，从而实现高精度的图案转移。
这对于制造高性能的半导体器件具有重要意义。
四、光刻胶在光刻工艺中的重要性1. 提高芯片良率优质的光刻胶可以提高芯片良率。
通过增强对比度和提高成像质量，可以减少缺陷和误差，从而提高芯片的合格率。
这对于降低生产成本和提高生产效率具有重要意义。
2. 降低生产成本采用高效的光刻胶可以降低生产成本。
光阻和光刻胶
光阻和光刻胶
光阻（Photoresist）和光刻胶（Photoresist）通常在微电子和半导体制造工艺中使用，用于制作集成电路和其他微纳米结构。
•光阻（Photoresist）：光阻是一种特殊的化学物质，用于覆盖在硅片表面，然后通过光刻技术进行图案的传递和转移。
光阻的主要作用是在光刻工艺中，承载并保护着芯片上所需的图案，防止光刻机器上的紫外线（UV）光照射到芯片上的特定区域。
光刻机器照射的紫外线使得光阻在曝光区域发生化学或物理性质的改变，从而使得暴露区域能够被溶剂去除，形成所需的微纳米结构或电路图案。
•光刻胶（Photoresist）：光刻胶是一种用于制作微电子器件中光刻工艺的材料。
它具有光敏性，能够对紫外光或其他特定波长的光线敏感。
光刻胶覆盖在硅片或其他基板上，经过光刻机器照射后，在被光照射的区域发生化学变化，使得光刻胶的性质改变，从而使得暴露的部分能够被去除。
通过这个过程，光刻胶承载着所需的图案，在制造微电子器件时起到关键的传递和保护作用。
这两种材料都是在微电子制造领域中非常重要的材料，对于微纳米制造工艺有着重要的应用。
通过光阻和光刻胶的使用，可以精确地制造出微小尺度的电路和结构，为现代电子器件的制造提供了基础。
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````4、光刻胶
光刻胶主要由树脂（Resｉn)、感光剂(Ｓｅnsｉｔizｅｒ）、溶剂（Solveｎｔ)及添加剂（Aｄdｉtiｖｅ)等不同得材料按一定比例配制而成。
其中树脂就是粘合剂（Biｎder），感光剂就是一种光活性（Ｐｈotｏactivity）极强得化合物，它在光刻胶内得含量与树脂相当,两者同时溶解在溶剂中,以液态形式保存,以便于使用.
4、1 光刻胶得分类
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得制作中。
2.分类(按感光性树脂得化学结构分类）
常用得负胶主要有以下两类:
·聚肉桂酸酯类光刻胶
这类光刻胶得特点,就是在感光性树脂分子得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（主要就是环化橡
胶）、
双叠氮型交联剂、增感剂与溶剂配制而成。
3.感光机理
①肉桂酸酯类光刻胶
KPR胶与OSR胶得感光性树脂分子结构如下：
在紫外线作用下，它们侧链上得肉桂酰官能团里得炭－炭双键发生二聚反应,引起聚合物分子间得交联，转变为不溶于现像液得物质。
KPR胶得光化学交联反应式如下:
这类光刻胶中得高分子聚合物,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得温度与时间.
②聚烃类—双叠氮类光刻胶
这类光刻胶得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，必须有作为交联剂得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，它与聚烃类树脂相作用,在聚合物分子之间形成桥键，变为三维结构得不溶性物质。
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得双氮烯自由基极易与环化橡胶分子发生双键交联(加成）与炭氢取代反应，机理如下：
⑵正胶
1.特点
·本身难溶于现像液,曝光后会离解成一种溶于现像液得结构;
·解像度高，耐Ｄｒy Etcｈ性强等。
2.分类(按感光性树脂得化学结构分类）
目前正胶常用得主要指邻—叠氮醌类光刻胶。
胶中所含邻-叠氮醌化合物得化学结构式为：
3.正胶成分
4.感光机理
邻－叠氮醌化合物经紫外线照射后，分解释放出Ｎ2,同时分子结构进行重排,产生环收缩作用，形成相应得五元环烯酮化合物，在经水解生成溶于现像液得物质。
关于正胶现像机理有多种不同得说法，在光刻工艺技术现像部分６．３。
4、⑷
现像
机理中已作过详细得介绍,这里不再详述。
正胶感光机理如下：
·未曝光部分与光刻胶（PAＣ）在现像液作用下以偶氮基结合,抑制树脂溶于现像液, 机理如下:
4、2 光刻胶得使用性能与光刻胶理化性能得关系
光刻胶得使用性能
光刻胶得理化性质
聚合物特性粘度水分增感剂浓度金属离子含量溶剂组成
粘附性√√√分辨率√√
抗蚀性√√√√图像稳定性√√
针孔√√
光敏性√√
涂层厚度√
4、3 理想光刻胶得要求
光学特性⒈照射能量得弥散小；⒉吸收率大
光化学特性⒈感度高;⒉成像反差大;⒊不容易受周围气氛影响
图形形成特性⒈即使膜较厚,分辨率也高;⒉图形边缘陡直
⒊尺寸重复性好;⒋现像处理后,无残留底膜及边缘锯齿
药品特性⒈即使就是膜薄,也很少有针孔等缺陷;⒉对各种腐蚀剂得抗
蚀性强；⒊经各种药品处理不变质;⒋易剥离，不易残留机械特性⒈脆性小;⒉与衬底得粘附性好；⒊胶膜表面粘性小
热特性⒈在前烘中热底膜少;⒉在后烘中没有尺寸变化
大生产特性⒈在材料质量、生产技术方面稳定，没有偏差;
⒉工艺宽容度大
杂志不含有对元件特性有不良影响得杂志
4、4 光刻胶与安全溶剂
4、5 光刻胶得历史与发展
ＳCUM少多
Pａrticle少多较少无4、６正胶与负胶得特性比较。