光刻胶的制备与表征实验报告
光刻胶配方分析成分组成解析
一、项目背景光刻胶是一类利用光化学反应进行精细图案转移的电子化学品。
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,溶去可溶部分,得到所需图像。
根据化学反应机理,分负性胶和正性胶两类。
经曝光、显影后,发生降解反应,溶解度增加的是“正性胶”;发生交联反应,溶解度减小的是“负性胶”。
通常负性胶的灵敏度高于正性胶,而正性胶的分辨率高于负性胶,正性胶对比度高度负性胶。
二、项目特点1)感光度,指在胶膜上产生一个良好图形所需一定波长的光的能量值,即曝光量。
2)分辨率,是光刻工艺的一个特征指标,表示在基材上能得到的立体图形良好的最小线路;3)对比度,指光刻胶从曝光区域到非曝光区域过渡的陡度,对比度越好,得到的图形越好;4)残膜率,经曝光显影后,未曝光区域的光刻胶残余量;5)涂布性,光刻胶在基材表面形成无针孔、无气泡、无缺陷、膜厚均一;6)耐热性,光刻工艺中,经过前烘使光刻胶中的溶剂蒸发,得到膜厚均一的胶膜;经过后烘,进一步蒸发溶剂,提高光刻胶在显影后的致密度,增强胶膜与基板的粘附性。
这两个过程都要求光刻胶有一定的耐热性;7)粘附性,蚀刻阶段,光刻胶有抗蚀刻能力;8)洁净度,对微粒子和金属离子含量等材料洁净度的影响;三、项目开发价值a. 如何提高显影质量,光刻胶在显影过程中,通常会出现显影不足、不完全显影、过显影等问题,如何正确显影至关重要;b.如何提高对比度,光刻胶形成图形的侧壁越陡峭,对比度越好,质量越高;c. 如何进一步提高分辨率,光刻胶在集成电路的应用等级,分为普通宽普光刻胶、g线(436nm)、i线(365nm)、KrF(248nm)、ArF(193nm)、F2(157nm),以及最先进的EUV (<13.5nm)线水平。
等级越往上其极限分辨率越高,同一面积的硅晶圆布线密度就越大,性能越好。
d.如何提高去胶率,无论是湿法去胶还是干法去胶,光刻胶去除工艺都需要在低材料损伤、衬底硅材料损伤与光刻胶及其残留物去除效果之间取得平衡;我们在现有基础上通过不断深入研究和改进,开发出一款正性光刻胶,分辨率高,对比度高,同时具有残膜率低,耐热性能好等优点。
光刻工艺实践报告
光刻工艺实践报告一、实践目的本次实践旨在通过实践操作,深入了解光刻工艺的基本原理、流程和设备,提高自己的动手能力和解决问题的能力,为今后的学习和工作打下坚实的基础。
二、实践岗位认识与见解光刻工艺是微电子制造过程中的一种关键技术,它通过将设计好的图形转移到光敏材料上,形成电路、器件等微结构,是制造集成电路、MEMS、OPOS等器件的重要环节。
在实践过程中,我深刻认识到光刻工艺的复杂性和精细性,它要求操作人员具备高度的责任心和严谨的工作态度,以确保制造出的产品具有高度的可靠性和稳定性。
三、发现问题与解决问题的方法在实践过程中,我发现了一些问题,如光刻胶涂布不均匀、曝光过度或不足等。
针对这些问题,我积极向指导老师请教,并查阅相关资料,总结出了一些解决方法。
例如,对于光刻胶涂布不均匀的问题,可以采用多次涂布或调整涂布头位置的方法解决;对于曝光过度或不足的问题,可以通过调整曝光时间和光源的亮度来解决。
四、实践过程总结与收获通过本次实践,我对光刻工艺有了更加深入的了解,掌握了光刻机的基本操作和维护方法,提高了自己的动手能力和解决问题的能力。
同时,我也认识到了光刻工艺中存在的难点和挑战,如设备精度要求高、工艺参数复杂等。
针对这些问题,我认为可以通过加强设备维护和保养、提高操作人员的技能水平等方式来解决。
五、对实践不足之处的建议在实践过程中,我也发现了一些不足之处,如实践时间较短、实验条件不够完善等。
为了提高实践效果和质量,我建议延长实践时间,并加强对操作人员的培训和指导,同时完善实验设备和环境。
六、个人体会与收获通过本次实践,我深刻体会到了理论与实践相结合的重要性。
在今后的学习和工作中,我将继续加强自己的实践能力和动手能力,不断探索和创新,为微电子制造领域的发展做出贡献。
光刻胶研究报告
光刻胶研究报告
光刻胶是一种重要的微电子加工材料,广泛应用于集成电路、微
机电系统等领域。
本文将对光刻胶的原理、常见类型、制备工艺及研
究进展进行综述。
一、原理
光刻胶主要由聚合物基质和光敏剂组成。
光敏剂对紫外光的吸收
导致其发生化学反应,从而改变局部的物理和化学性质,形成光刻胶
的图案。
通常,将光刻胶涂覆在硅片表面,利用掩模将紫外光投影在
光刻胶表面,通过光刻胶表面的反应,将掩模图案转移至硅片表面。
二、常见类型
根据聚合物基质的不同,光刻胶可以分为正常型光刻胶和负型光
刻胶。
正常型光刻胶在紫外光照射下会发生交联反应,形成凸起的图案;负型光刻胶则会在紫外光照射下发生解聚反应,形成凹陷的图案。
此外,还有双重曝光光刻胶和离子束曝光光刻胶等特殊类型。
三、制备工艺
光刻胶的制备一般包括以下步骤:聚合物、光敏剂及其他助剂的
混合、溶解、过滤、涂覆、预烘、曝光、显影、后烘等。
制备工艺中
的关键环节是光刻胶的涂覆和曝光,对于不同类型的光刻胶,其涂覆
的厚度和曝光的波长等参数也有所区别。
四、研究进展
光刻胶研究在微电子领域是非常活跃的。
目前,主要的研究方向
包括光刻胶的性能优化、制备工艺的改进、新型光敏剂的开发等。
例如,近年来出现了一些高分子材料,其具有自组装功能,可以通过控
制自组装结构实现对光刻胶的图案控制。
同时,也有研究人员探索利
用生物大分子制备光刻胶,以期达到环境友好和可生物降解的目的。
总体而言,光刻胶是微电子加工中不可或缺的一环,未来的研究
方向将更加注重其性能和环保方面的优化。
光刻胶制作方法
光刻胶制作方法
光刻胶制作是一项制作印刷出版品,电子元件和芯片基板等精密细节的任务,
它可以使产品品质更好、速度更快以及图案更清晰且可重复性高。
本文将围绕光刻胶来介绍一下其制作的步骤。
首先,需要准备一些基本材料,包括光刻油墨、总溶剂、无水乙醇、光刻胶片
以及洗版片等。
具体材料需要根据不同情况选择,常见的光刻胶片有PE片、PVC
片和PC基片等。
接着,熔化光刻油墨。
将所需的光刻油墨投入熔锅,加入总溶剂和无水乙醇,
熔化搅拌至光刻油墨充分溶解,并维持高温状态10-20分钟,熔化温度一般达到200℃左右。
然后,就是制作光刻胶。
将混合物倒入特定的烘箱,使其能够容纳光刻片,加
上少量脱模剂,将光刻胶片在烘箱内暴露在200°高温的空气中,保持1小时左右,至胶片变软且完全吸收光刻油墨,再放入冷却抽风箱中冷却1-2个小时。
最后,就是洗版。
首先将冷却的光刻胶片和实物模板放置在洗版槽中,用洗涤
剂洗涤洗版片,保证洗版片覆盖牢固,然后用抽空装置抽空空气中的残留毛刺,最后,将光刻胶片及模板取出。
总之,制作光刻胶有收集材料、熔化光刻油墨、制作光刻胶、以及洗版等四个
步骤。
它涉及有材料以及技术等方面,制作完成之后,可以在制作印刷出版品、电子元件和芯片基板等精密细节的任务中大显身手。
光刻胶实验报告
重氮萘醌磺酸酯-酚醛树脂 正性光致抗蚀剂的制备与性质摘要:本文关于制备一种正性光致抗蚀剂——重氮萘醌磺酸酯-酚醛树脂及其成像性质的研究。
重氮萘醌磺酸酯采用2,4,4’-三羟基二苯甲酮作为接枝化母体,与2,1,4-重氮萘醌磺酰氯进行酯化得到,产量 1.59g ,产率91.4% ;并用红外光谱和熔点仪对产物进行了表征。
重氮萘醌磺酯感光剂与酚醛树脂和乙二醇配胶并均匀铺在铝板上,在紫外下曝光,稀碱水洗涤显影。
成像试验得到的结果是:最佳曝光时间为90S ,分辨率为10um ,网点保留情况下限为10%,上限小于90%。
关键词:重氮萘醌磺酸酯 重氮萘醌磺酸酯-酚醛树脂 制备 性质 正性光致抗蚀剂在半导体器件和集成电路制造中,要在硅片等材料上获得一定几何图形的抗蚀保护层,是运用感光性树脂材料在控制光照(主要是UV 光)下,短时间内发生化学反应,使得这类材料的溶解性、熔融性和附着力在曝光后发生明显的变化;再经各种不同的方法显影后获得的。
这种方法称为“光化学腐蚀法”,也称为“光刻法”;这种作为抗蚀涂层用的感光性树脂组成物称为“光致抗蚀剂”(又称光刻胶)。
按成像机理不同,光致抗蚀剂可分为两类:(1)负性光致抗蚀剂:紫外光照射下,光刻胶中光照部分发生交联反应,溶解度变小,用适当溶剂把未曝光的部分显影除去,在被加工表面形成与曝光掩膜相反的图像。
(2)正性光致抗蚀剂:紫外光照射下,光刻胶的光照部分发生分解,溶解度增大,用适当溶剂把光照部分显影除去,即形成与掩膜一致的图像。
20世纪30年代, 德国卡勒公司的Oskar S üss 发现了重氮萘醌系光化合物。
由于其具有感光范围宽, 从i-线(感光波长: 365nm)到g-线(感光波长: 436nm) 都有较高的分光感度,尤其是与线形酚醛树脂或酚树脂配合, 具有稀碱水显影, 显影宽容度高, 操作方便,储存稳定性好等优点,使得重氮萘醌系感光材料在20世纪60年代后广泛应用于印刷PS 版感光剂及集成电路加工光致抗蚀剂。
光刻胶研究报告
光刻胶研究报告
光刻胶是一种在微电子制造中广泛使用的材料,它可以通过光刻技术将图案转移到硅片上,从而制造出微小的电子元件。
在现代电子工业中,光刻胶已经成为了不可或缺的材料之一。
光刻胶的制备过程非常复杂,需要经过多个步骤才能得到高质量的光刻胶。
首先,需要选择合适的原材料,如聚合物、溶剂、光敏剂等。
然后,将这些原材料混合在一起,并进行搅拌、过滤等处理,最终得到光刻胶。
在使用光刻胶进行微电子制造时,需要将光刻胶涂覆在硅片表面,并通过光刻机将图案转移到光刻胶上。
这个过程需要非常精确的控制,以确保图案的精度和质量。
除了在微电子制造中的应用外,光刻胶还可以用于其他领域,如生物医学、光学等。
在生物医学中,光刻胶可以用于制造微流控芯片、生物芯片等;在光学中,光刻胶可以用于制造光学元件、光学波导等。
总的来说,光刻胶是一种非常重要的材料,它在微电子制造、生物医学、光学等领域都有广泛的应用。
随着科技的不断发展,光刻胶的制备和应用也将不断地得到改进和完善,为人类的生产和生活带来更多的便利和创新。
甲基丙烯酸酯光刻胶的制备与表征
4 4 光刻胶是微细加 工技术重要 支撑条件之一。所谓 光刻胶是指通过紫外光、 电子束、 准分子激光束、 7 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 成为光电信 息产业中 微细加工技术的关键性基础加工材料
研 与开 研究 究与 开发 发
甲基丙烯酸酯光刻胶的制备与表征
张智慧, 林保平!
(东南大学 化学化工学院, 江苏 南京 !"##$% )
摘要: 甲基丙烯 酸树脂光刻胶是传统的光刻胶之一, 具有高度的透明性 及分辨率。以二氧 六环为溶剂, 偶氮 二异丁 腈为引发剂, 采 用了自由基溶液聚合合成了甲基丙 烯酸甲酯 & 甲基 丙烯酸 & 甲基丙 烯酸酰 氯三元 共聚物, 并利 用烯 丙醇制备了侧链上带有烯丙基的甲基丙烯酸酯感光高分子。用 ’( ) *+ 和" ,-.+ 图谱确 认了结构, 用凝胶 色谱测 定其相对分子质量, 并从引发剂浓度、 聚合温度、 单体配比等方面进行讨论, 同时 对其光刻性能进行了研究。 关键词: 甲基丙烯 酸酯; 共聚; 感光高分子; 光刻胶 中图分类号: (/0112 0 3 1%4 4 文献标识码: 54 4 文章编号: "##! ) """% (!##6 ) #0 ) ##1! ) #1
其反应路线如下混合物与烯丙醇的反应向反应好的混合物中滴加一定量的烯丙醇使其与酰氯发生反应使聚合物侧链上引入双键形成了甲基丙烯酸甲酯甲基丙烯酸甲基丙烯酸烯丙酯三元共共聚物的表征感光高分子的ftir谱图如图滤芯精细过滤装入棕色瓶中曝光显影感光高分子ft43464cm处为羧基中oh72967cm引发剂用量对聚合物的相对分子质量和单体转化率的影响很大增加引发剂的用量聚合物的相对分子质量变小单体转化率提高这是由于当引发剂的浓度增大时引发剂与单体作用所产生的自由基数量增多自由基生成速率也增加聚合反应速度随之加快止速率也增大使得聚合物的相对分子质量变小单体转化率提高
光刻实验报告范文
光刻实验报告范文光刻技术是一种利用光的照射和反应来制作微纳米结构的制造技术。
光刻技术是微电子技术中最关键的技术之一,广泛应用于集成电路制造、光学元器件制造以及微纳米器件制造等领域。
本文主要介绍了光刻实验的目的、原理、实验步骤、结果与分析,并总结了实验过程中的问题和改进措施。
一、实验目的1.了解光刻技术的原理和应用。
2.学习掌握光刻胶的制备与涂覆技术。
3.熟悉光刻曝光机的操作方法及曝光参数的设置。
4.掌握光刻显影技术并获得良好的光刻图案。
二、实验原理光刻技术的基本原理是利用光敏感的光刻胶对光的照射产生化学或物理反应,然后通过显影处理使得被照射的区域得到显影和蚀刻,形成所需的微纳米结构。
三、实验步骤1.光刻胶的制备与涂覆准备好二甲苯、光刻胶、旋涂机等材料和设备,按照实验要求准备光刻胶溶液并进行涂覆。
2.光刻曝光将涂有光刻胶的硅片放入光刻曝光机中,设置好曝光参数,并进行曝光。
3.显影处理将曝光后的硅片放入显影液中,根据所需的蚀刻深度和图案要求控制显影时间。
4.蚀刻将显影后的硅片放入蚀刻机中,使用特定的蚀刻液对显影后的图案进行蚀刻,形成所需的微纳米结构。
5.清洗与检验清洗蚀刻后的硅片,去除掉多余的光刻胶和蚀刻液,并使用显微镜或扫描电子显微镜对微纳米结构进行检验。
四、实验结果与分析在光刻实验中,我们制备了硅片上的微纳米结构,并根据实验要求进行了显影处理和蚀刻。
最终得到的微纳米结构清晰可见,形状规整,大小符合设计要求。
通过显微镜观察,我们可以看到各个结构之间的间隔很小,达到了高分辨率的要求。
五、实验中遇到的问题与改进措施在实验过程中,我们遇到了涂覆光刻胶时出现的气泡和划痕等问题,可能是由于操作不当或设备问题导致。
为了解决这些问题,我们可以在涂覆前进行适当的气泡去除和清洗工作,确保涂覆的光刻胶均匀无气泡。
另外,我们也应该注意加强设备的维护和保养,确保设备的正常运行。
光刻技术是一种高精度、高分辨率的微纳米结构制造技术。
光刻胶可行性研究报告范文
光刻胶可行性研究报告范文一、引言光刻胶是一种在半导体工艺中常用的材料,用于制作微电子器件中的图案。
它具有很高的分辨率和精度,是制作高集成度电子器件的关键材料之一、本报告旨在从理论和实验两个方面探索光刻胶的可行性。
二、光刻胶的原理光刻胶是一种聚合物材料,通过光敏反应实现图案的制作。
基本原理是在胶片的表面通过紫外线照射,使光刻胶发生化学反应,改变其物理特性,然后通过显影和固化等步骤完成。
三、实验步骤1.准备光刻胶和衬底:选择合适的光刻胶和衬底材料,并进行表面清洁处理。
2.涂覆光刻胶:将光刻胶倾倒在衬底上,并通过旋涂机将其均匀涂敷。
3.预烘烤:将涂敷后的光刻胶放入烘箱中进行预烘烤,以去除溶剂和提高胶膜的附着力。
4.掩模对准:将对应的掩模放置在光刻胶上,并通过显微镜进行对准。
5.曝光:将掩模和光刻胶置于曝光机中,通过紫外线照射使光刻胶发生化学反应。
6.显影:将曝光后的样品放入显影液中,将未曝光部分去除,形成所需的图案。
7.后处理:根据需要进行后处理,包括清洗和固化等步骤。
四、可行性分析1.光刻胶的分辨率:光刻胶的分辨率是评判其可行性的一个重要指标。
经实验测定,所使用的光刻胶具有非常高的分辨率,能够实现微米级的图案制作。
2.显影的清晰度:显影是光刻胶制作中的重要步骤之一,其清晰度直接影响到图案的准确性和精度。
经实验测定,显影过程清晰度高,并且能够清除掉未曝光的部分,保持图案的清晰度。
3.胶膜的附着力:胶膜的附着力对于光刻胶在制作过程中的稳定性和可行性很重要。
经实验测试,所使用的光刻胶具有良好的附着力,在显影和固化过程中能够保持其稳定性。
4.成本和效益:光刻胶制作过程中的成本和效益是评价其可行性的另一个重要指标。
经综合考虑,光刻胶制作具有相对低的成本,并且能够实现高度精细的图案制作,从而提高生产效率。
五、结论通过实验和分析,可以得出以下结论:1.光刻胶在制作微电子器件的图案方面具有很高的可行性。
2.光刻胶具有较高的分辨率和清晰度,能够实现细微的图案制作。
光刻胶制备工艺
光刻胶制备工艺光刻胶啊,就像是一个神奇的小助手,在半导体制造等领域发挥着巨大的作用。
那它是怎么被制备出来的呢?咱们得先从原材料说起。
这原材料的选择就像挑食材一样,得精挑细选。
有各种各样的聚合物呀,这些聚合物就像是构建大厦的砖块。
它们的性能直接影响着光刻胶的最终效果。
比如说有的聚合物分子结构比较特殊,就会让光刻胶在曝光的时候有不一样的表现。
而且呀,还要搭配上一些添加剂呢。
这些添加剂就像是调味料,虽然量不多,但作用可不小。
它们能改变光刻胶的感光度、分辨率之类的性能。
接下来就是合成的过程啦。
这个过程就像是一场奇妙的化学魔术。
把那些选好的原材料按照一定的比例混合在一起,然后通过各种化学反应让它们融合。
这个时候,温度呀、反应时间呀,就像是魔法咒语里的关键要素。
如果温度不对,或者反应时间太长或者太短,那可能就会把这个“魔法”搞砸啦。
就像烤蛋糕,火候不对,蛋糕就不好吃啦。
然后就是光刻胶的精制。
这一步就像是给做好的艺术品进行最后的打磨。
要把合成出来的光刻胶里那些杂质去掉。
杂质就像坏东西,会影响光刻胶在光刻过程中的表现。
这时候可能会用到过滤之类的手段,就像用筛子把沙子里的小石子筛掉一样,把那些不需要的东西都给它弄走。
再之后就是包装啦。
这就像给做好的宝贝穿上漂亮的衣服。
包装要能够保护光刻胶不受外界环境的影响。
毕竟光刻胶是个很娇贵的东西呢,稍微有点风吹草动,比如受潮或者被氧化,可能就会影响它的性能啦。
光刻胶制备工艺虽然看起来很复杂,但每一个步骤都像是一个有趣的小挑战。
而且呀,那些从事光刻胶制备的人就像一群充满智慧的魔法师,他们精心地调配着各种原料,把控着每一个步骤,就为了让这个神奇的光刻胶能够在高科技的舞台上大放异彩。
这也是一种很有成就感的工作呢,就像创造了一个又一个微小而又伟大的奇迹。
光刻胶的开发与生产方案(二)
光刻胶的开发与生产方案一、实施背景随着科技的不断发展,微电子技术已经成为当今社会中不可或缺的重要组成部分。
作为微电子制造过程中的关键材料,光刻胶的性能和质量直接影响到微电子器件的性能和可靠性。
目前,我国的光刻胶市场主要依靠进口,国内企业在技术和生产方面存在较大的差距。
因此,开展光刻胶的开发与生产,对于提高我国微电子产业的竞争力具有重要意义。
二、工作原理光刻胶是一种高分子材料,通过在特定波长的光照下发生化学反应,形成可溶于某种溶剂的图案。
光刻胶的主要成分包括光敏剂、高分子树脂和溶剂。
在曝光过程中,光敏剂吸收光能并转化为化学能,引发高分子树脂的聚合或交联反应,形成不溶于溶剂的部分。
经过显影和蚀刻等步骤,最终得到所需的图案。
三、实施计划步骤研究市场需求和现有产品情况,确定光刻胶的开发方向和目标。
进行光刻胶的配方设计和优化,确定关键原料的种类和比例。
进行光刻胶的性能测试和优化,包括分辨率、灵敏度、对比度等。
进行光刻胶的生产工艺研究,确定最佳的合成路线和生产条件。
进行光刻胶的稳定性和可靠性测试,确保产品的质量和性能。
进行光刻胶的放大生产和应用验证,确定产品的适用性和优势。
进行光刻胶的生产和销售推广,扩大市场份额和影响力。
四、适用范围本方案适用于微电子制造过程中的光刻工艺,包括但不限于集成电路、显示器件、传感器等领域的制造。
五、创新要点采用新型的光敏剂和树脂材料,提高光刻胶的分辨率和灵敏度。
优化光刻胶的配方和生产工艺,降低产品的成本和环境污染。
开发适用于不同波长和曝光方式的光刻胶,扩大产品的应用领域和市场份额。
建立完善的质量检测和控制体系,确保产品的稳定性和可靠性。
六、预期效果提高我国微电子产业的技术水平和竞争力,降低对进口光刻胶的依赖度。
实现光刻胶的国产化生产和销售,满足国内市场的需求。
通过技术创新和产品优化,提高光刻胶的性能和质量,满足高端微电子制造的需求。
建立完善的光刻胶产业链和供应链体系,推动相关产业的发展和壮大。
GM1030光刻胶实验操作
编辑:Calvin
一、生产过程简述:
1. 旋转涂布 1-1 一定的弛豫时间,以提高均匀性 1-2 预烘以蒸发试剂 GBL
第 1 步和第 2 步的结果:曝光只 开始化学扩增,但是交联反应 非常缓慢,在室温下几乎无法 进行。
2. 曝光
倾向于用硬接触提高接触面的同质性和保证侧面的垂直,确保掩膜版
照射剂量 (mJ/cm2
)
后烘
延迟时间 PGMEA 显影时间 硬烘(可
选)
100
220
250
280
290
350
65℃
65℃
65℃
65℃
65℃
65℃
(5min), (5min), (10min), (15min),(15min),(15min),
95℃
95℃
95℃
95℃
95℃
95℃
(30min) (30min) (30min) (30min) (40min) (45min)
色的复合物。
2. 胶体脱落
清洗时间太长,GM1030 在基底上的附着力减弱,因而从基底上剥离硬烘(固化) 若干燥后还有未交联部分或者有裂缝存在,则还需进行硬烘。 11.成像材料(可选:在成型的情况下) 通过喷镀或者电解沉积成像材料。 12.拆卸(可选:在成型时) 用特定的拆卸装置进行拆卸。 三、匀胶转速
四、传统工艺
厚度 旋转涂布 的转速 弛豫时间
前烘
1.0μm 2.0μm 3.0μm 4.0μm 3500rpm 1600rpm 1100rpm 800rpm
10min
10min
10min
10min
10min
10min
光刻胶的制备过程
光刻胶的制备过程
嘿,你知道光刻胶是咋制备出来的不?这事儿可有意思啦!
咱就说先得准备好各种材料啊,就像做菜得有菜有调料一样。
然后呢,就开始调配啦,这就跟调鸡尾酒似的,得精确比例,可不能马虎。
我记得有一次我在旁边看着他们弄,那小心翼翼的样子,就好像在呵护啥宝贝似的。
先把这一种材料慢慢倒进去,再把另一种材料一点点加进去,还得不停地搅拌。
搅拌的时候也不能瞎搅和,得有规律地来,不然可就搞砸啦。
接着就是一系列复杂的步骤,什么加热啊、冷却啊、过滤啊,就跟变魔术似的。
在这个过程中,每个人都全神贯注,生怕出一点差错。
等啊等,终于,光刻胶就一点点地形成啦。
看着那最后的成品,就像看着自己精心培育的花朵绽放一样,心里那叫一个美啊!
总之,光刻胶的制备过程那可真是充满了奇妙和精细,每一步都得认真对待,才能做出好的光刻胶来呀。
这就是光刻胶的制备过程,是不是很有趣呢!。
光刻胶生产反应方程式
光刻胶生产反应方程式光刻胶的生产主要包括肉桂酰氯的制备和光刻胶的配制两个主要步骤。
1.肉桂酰氯的制备:•首先,将肉桂酸加入酰氯化反应器中。
•然后,加入SOCl₂,其摩尔比为肉桂酸:二氯亚砜= 1.0:4.2。
•迅速进行酰氯化反应,加热升温至回流,维持温度在100~110₂。
•反应至计泡器中无气泡析出为止,酰氯化反应时间大约为3~4小时。
•反应完成后得到棕黄色液体,先在50₂下用水力真空泵抽去未反应的SOCl₂。
•全部抽净后,用机械真空泵减压蒸馏,收集122~123₂、1067 Pa的馏分。
•冷却后得到浅黄色固体,即肉桂酰氯。
具体的化学方程式为:肉桂酸+ SOCl₂ → 肉桂酰氯+ HCl + SO₂1.光刻胶的配制:•将高聚物(聚乙烯醇肉桂酸酯)、增感剂(5-硝基苊,加入量一般不大于聚乙烯醇肉桂酸酯质量的10%)、溶剂(环己酮)及所需的添加剂混合。
•待聚乙烯醇肉桂酸酯溶解完成后,充分搅拌,将各组分混合均匀,即得聚乙烯醇肉桂酸酯光刻胶。
至于光刻胶曝光显影的一般反应式,包括两个主要步骤:1.曝光(Exposure):光刻胶在曝光过程中接受紫外光的照射,使得其中的光敏剂发生化学反应。
反应式为:光刻胶+ 光子→ 激发态光刻胶。
2.显影(Development):曝光后的光刻胶需要经过显影过程来形成所需的图案。
在显影过程中,光刻胶中的未曝光部分被移除,只保留曝光部分。
反应式为:光刻胶+ 显影剂→ 显影光刻胶。
请注意,上述反应方程式仅为示意性质,并可能需要根据具体的生产工艺和条件进行调整。
在实际生产中,可能还需要考虑其他因素,如反应温度、压力、时间、催化剂等。
为确保安全和有效性,建议在专业人员的指导下进行光刻胶的生产。
光刻实验报告
光刻实验一.实验目的了解光刻在样品制备工艺中的作用,熟悉光刻工艺的步骤和操作。
二.实验原理光刻是一种复印图象与化学腐蚀相结合的综合性技术,它先采用照像复印的方法,将光刻掩模板上的图形精确地复制在涂有光致抗蚀剂的SiO2层或金属蒸发层上,在适当波长光的照射下,光致抗证剂发生变化,从而提高了强度,不溶于某些有机溶剂中,未受光照射的部分光致抗蚀剂不发生变化,很容易被某些有机溶剂(如显影液)溶解。
然后利用光致抗蚀剂的保护作用,对SiO2层或金属蒸发层进行选择性化学腐蚀,从而在SiO2层或金属层上得到与光刻掩模板相对应的图形。
(一)光刻原理图 晶片表面必须有如照相底片般的物质存在,属于可感光的胶质化合物(光刻胶),经与光线作用和化学作用方式处理后,即可将掩膜版上的图形一五一十地转移到晶片上。
因此在光刻成像工艺上,掩膜版、光刻胶、光刻胶涂布显影设备及对准曝光光学系统等,皆为必备的条件。
三、实验药品及设备化学药品:光刻胶(正胶)、正胶显影液、丙酮、酒精、去离子水等 实验仪器:匀胶台、烘胶台、光刻机等将掩模板覆盖在光刻胶上在紫外光下曝光在SiO 2衬底上涂覆光刻胶 显影后经腐蚀得到光刻窗口四.实验步骤1. 准备样品,甩胶注意事项:①保证样品表面的干净②在使用之前确保匀胶机正常工作③在事先要把烘胶台的温度设定到实验需要的温度2. 光刻注意事项:①首先检查变压器是否工作,指针需要指在110V②曝光结束后要按下“fan as”键,是光刻机自行冷却下来③长时间不用光刻机时不要忘了关干泵防止其过热烧坏3. 显影注意事项:①显影过程应在曝光过后立即操作②显影液不宜放置时间过长,以免其变质后影响实验结果4. 整理光刻间,保持实验场所的干净整洁五. 实验结果工艺参数:样品名称:5mm×5mm Si片光刻胶:AZ1500匀胶台:600r~10s,3000r~60s烘胶台:90℃~2min显影液:正胶显影液在操作之前,首先对硅片进行了洁净处理。
光刻胶的合成与性能研究
光刻胶的合成与性能研究光刻胶是一种应用广泛的微电子制造材料,其主要作用是在半导体芯片的制造过程中起到光刻图案的作用。
目前,光刻胶的研究已经非常成熟,不仅在半导体制造领域得到了广泛应用,还应用于光学元件、MEMS等领域。
光刻胶的合成方法目前,合成光刻胶的方法主要分为三类:单体聚合法、溶液聚合法和溶胶凝胶法。
单体聚合法是通过将单体与溶剂混合,在加入引发剂后进行聚合反应。
溶液聚合法是将单体与溶剂混合,在溶液体系中直接进行反应。
溶胶凝胶法则是通过溶胶凝胶反应使单体凝胶化,再进行热解得到光刻胶。
光刻胶的性能光刻胶的性能是评价其质量的重要指标。
其主要包括以下几个方面:1. 分辨率:分辨率是指光刻胶在接受光刻图案时的最小线宽。
光刻胶的分辨率越高,制造的芯片就越精细。
2. 显影性能:显影性能是指光刻胶在显影液中的表现。
优秀的显影性能不仅能够保证光刻胶稳定性,还能提高显影速度和精度。
3. 粘附性能:粘附性能是指光刻胶与半导体表面的结合程度。
优秀的粘附性能能够保证光刻胶在制造过程中不脱落或移位。
4. 耐辐照性:耐辐照性是指光刻胶在接受紫外光照射后的抗疲劳能力。
良好的耐辐照性能能够保证光刻胶在制造过程中不发生失效。
光刻胶的优化研究针对光刻胶性能的不同需求,科研人员进行了相关优化研究。
1. 提高分辨率:通过添加高分辨率光刻胶制作荧光探头和光学元件。
2. 提高显影性能:通过添加化学改性剂和改变显影条件以提高光刻胶的显影倍率。
3. 提高耐辐照性:通过添加抗氧化剂和光稳定剂,可以提高光刻胶的耐辐照性能。
4. 提高粘附性能:通过表面处理,可以使光刻胶更好地附着于半导体表面,从而提高粘附性能。
总的来说,光刻胶的合成和性能研究是一个较为复杂的过程,需要综合考虑多种因素,如化学结构、分子量、溶剂选择等。
随着技术的不断发展和研究的深入,相信光刻胶的质量和性能会不断得到提高,为微电子制造和其他领域的发展带来更多的贡献。
含氟丙烯酸酯类光刻胶的合成及光刻应用
一、概述含氟丙烯酸酯类光刻胶作为一种重要的光刻材料,具有优异的光刻性能和化学稳定性,因此在半导体、光电子器件等领域得到了广泛的应用。
本文将从含氟丙烯酸酯类光刻胶的合成方法、性能特点及光刻应用等方面进行探讨,旨在全面了解该类光刻胶在微纳加工中的应用和发展趋势。
二、含氟丙烯酸酯类光刻胶的合成方法含氟丙烯酸酯类光刻胶的合成方法主要有以下几种:1. 自由基聚合法自由基聚合法是含氟丙烯酸酯类光刻胶的常用合成方法之一,通常通过聚合物化学反应来合成含氟丙烯酸酯类光刻胶,得到具有一定分子量和分子结构的聚合物体系。
2. 缩聚反应法缩聚反应法是指将含氟丙烯酸酯单体通过缩聚反应合成高分子含氟丙烯酸酯聚合物,这种合成方法可控性好,能够得到较为理想的聚合产物。
3. 乳液聚合法乳液聚合法是将含氟丙烯酸酯单体以乳液形式悬浮在水中,通过引发剂引发聚合反应,形成含氟丙烯酸酯聚合物颗粒,具有成本低、操作简便等优点。
三、性能特点含氟丙烯酸酯类光刻胶具有以下几个性能特点:1. 耐腐蚀性含氟丙烯酸酯类光刻胶具有良好的耐腐蚀性能,能够抵御氢氟酸、氢氧化钠等化学溶剂的腐蚀,适用于多种刻蚀工艺。
2. 分辨率高含氟丙烯酸酯类光刻胶在光刻过程中具有较高的分辨率,能够实现微纳米尺度的图形加工,适用于微电子器件的制备。
3. 成膜性好含氟丙烯酸酯类光刻胶具有优异的成膜性能,能够在不同基片上形成均匀、致密的薄膜,有利于光刻加工的进行。
四、光刻应用含氟丙烯酸酯类光刻胶在微纳加工领域具有广泛的应用,主要包括以下几个方面:1. 半导体器件制备在集成电路、光电子器件等半导体器件的制备过程中,含氟丙烯酸酯类光刻胶常用作光刻胶材料,用于图案的定义和传输。
2. 微纳米加工在微纳米加工过程中,含氟丙烯酸酯类光刻胶可以作为光刻胶模板,用于制备微纳米结构、微纳米光学器件等。
3. 光子学器件制备在光子学器件制备的过程中,含氟丙烯酸酯类光刻胶常用于光学波导、光栅、光子晶体等器件的制备。
光刻胶的制备与表征实验报告
一种适用于193nm 光刻胶的硫鎓盐光产酸剂的制备与性质X X X X X X摘要:制备了一种阳离子含有萘基,阴离子分别为对-甲苯磺酸、甲磺酸及三氟甲磺酸的硫鎓盐。
它们有高的热解温度和在常用有机溶剂中较好的溶解性。
测定了此类光产酸剂在水溶液及聚乙二醇固体膜层中的紫外吸收特性。
结果表明阴离子不含苯基时,在193nm 处有很好的透明性。
考察了其在低压汞灯照射下的光解性质,在254nm 附近的吸收峰随光解进行迅速减弱。
此类光产酸剂适用于氟化氩激光(193nm )等的化学增幅型光致抗蚀剂。
关键词:光产酸剂 193nm 光致抗蚀剂 化学增幅 硫鎓盐光产酸剂(photoacid generator, PAG )是各类化学增幅抗蚀剂的关键组分之一。
无论g 线(436 nm )、i 线(365nm )、氟化氪激光(248 nm )、氟化氩激光(193nm)以及采用更短波长光源的抗蚀剂,为了提高感度,无一例外地采取了化学增幅的方法,从而也就必须使用光产酸源,甚至使用酸致产酸的酸增殖剂[1],以实现光照产酸后的化学增幅放大作用。
更具体地讲,所产生的酸导致抗蚀剂膜层中的物质发生种种化学反应,从而使光照部分与非光照部分溶解反差增大,实现显影成像。
氟化氩激光光致抗蚀剂初期所用的光产酸剂主要为三苯基硫鎓盐或带有取代基的三苯基硫鎓盐,二苯基碘鎓盐或带有取代基的二苯基碘鎓盐,但这些鎓盐化合物在光照前后对193nm 光的吸收均较大,其产酸效率不像在248nm 光致抗蚀剂中那样高,并导致成像质量下降,分辨率难以提高[2 3]。
针对上述缺点,Shigeyuki Iwasa [4]等人开发了不含苯环的丁酮-2-基戊硫环硫鎓盐化合物,配伍离子为CF 3SO 3—或C 4F 9SO 3—,它在193 nm处透明度和感度都很好,且热稳定性高。
Hiroyuki Ishii [5]等人提出产酸源透明度的改善是提高193 nm 光致抗蚀剂性质的关键因素之一,他们用分子轨道计算法估算产酸源的透明度。
光刻胶研究过程
光刻胶研究过程
光刻胶是一种在微电子制造过程中广泛使用的材料。
研究光刻胶的过程可以帮助我们更好地了解它的性质和特点,从而为微电子制造提供更加精准和高效的方法。
首先,我们需要了解光刻胶的基本原理。
光刻胶可以被紫外线照射后变得更硬,这使得它可以被用来制造微电子器件中的精细结构。
然而,光刻胶也有一些缺点,例如容易受到化学污染和机械损伤,这些问题需要我们进行深入的研究和探索。
在研究光刻胶的过程中,我们通常会使用一些实验方法和技术,如原位显微镜、表面分析仪和拉曼光谱仪等。
这些工具可以帮助我们观察光刻胶在不同条件下的行为和性质,并提供一些关键的数据和信息。
在确定光刻胶的性质和特点之后,我们可以开始考虑如何更好地应用它。
这可能涉及到一些进一步的研究,例如优化光刻胶的配方、改进制造工艺等。
通过这些研究,我们可以更好地利用光刻胶来制造更高性能的微电子器件。
总之,光刻胶的研究是一个重要的领域,它可以为微电子制造提供关键的技术支持和创新。
通过不断地探索和研究,我们可以不断完善和优化光刻胶的性能,从而更好地满足微电子制造的需求。
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光刻工艺认识实验报告(word文档良心出品)
光刻工艺认识实验报告一、光刻工艺操作1・硅片清洗和表面处理这个步骤由助教老师完成。
所用硅片尺寸:2英寸,厚度为400 Pm,单面抛光。
掺杂类型:p型。
2•涂胶匀胶机第一、二级转速和各转速的运转时间由助教提前设置好。
分別为:第…级转速500n/min,时间为3秒;第二级转速为4000n/min, 时间为60秒。
把处理好的硅片放在承片台正屮,按下吸片按钮,硅片被吸住。
检查确定被吸住后,开始滴加光刻胶,确保光刻胶覆盖整个硅片表面后停止。
之后,按下开始按钮,开始匀胶。
等匀胶结束后,按下吸片按钮。
取出硅片,检查匀胶效果。
光刻胶:KMPC5315(北京科华微电了材料有限公司);匀胶机:SC-1B匀胶机,(北京金盛微纳科技有限公司)。
3•前烘检查确定匀胶效果符合要求后,将硅片放在热板上烘干2分钟, 温度为100°Co烘干结束后,取下硅片。
4•曝光将硅片放在曝光机内,设置好曝光时间9秒,开始曝光。
曝光结束后,取下硅片。
5•显影曝光结束后,将硅片浸没在显影剂中,左右晃动,时间为8秒。
8秒后,取出硅片放入去离子水屮清洗。
Z后,用氮气吹干表面残留的水。
6•镜检将显影结束后的硅片放在显微镜下,调节显微镜,知道看到清晰的光刻图案。
检查光刻质量。
二、光刻工艺中所用到的试剂及其作用1・光刻胶光刻胶:KMPC5315 (北京科华微电子材料有限公司)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。
作用主要有两个:一是将掩膜板上的图形转移到硅片表面的氧化层中;二是在后续工序中,保护下面的材料。
2•显影液正胶显影液(北京科华微电子材料有限公司),作用是使经曝光后产生的潜影显现成可见影像。
三、光刻工艺中的安全问题1 •匀胶过程光刻胶有刺激性气味,对皮肤也有腐蚀,操作必须在通风橱中进行,并戴好手套。
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一种适用于193nm 光刻胶的硫鎓盐光产酸剂的制备与性质X X X X X X摘要:制备了一种阳离子含有萘基,阴离子分别为对-甲苯磺酸、甲磺酸及三氟甲磺酸的硫鎓盐。
它们有高的热解温度和在常用有机溶剂中较好的溶解性。
测定了此类光产酸剂在水溶液及聚乙二醇固体膜层中的紫外吸收特性。
结果表明阴离子不含苯基时,在193nm 处有很好的透明性。
考察了其在低压汞灯照射下的光解性质,在254nm 附近的吸收峰随光解进行迅速减弱。
此类光产酸剂适用于氟化氩激光(193nm )等的化学增幅型光致抗蚀剂。
关键词:光产酸剂 193nm 光致抗蚀剂 化学增幅 硫鎓盐光产酸剂(photoacid generator, PAG )是各类化学增幅抗蚀剂的关键组分之一。
无论g 线(436 nm )、i 线(365nm )、氟化氪激光(248 nm )、氟化氩激光(193nm)以及采用更短波长光源的抗蚀剂,为了提高感度,无一例外地采取了化学增幅的方法,从而也就必须使用光产酸源,甚至使用酸致产酸的酸增殖剂[1],以实现光照产酸后的化学增幅放大作用。
更具体地讲,所产生的酸导致抗蚀剂膜层中的物质发生种种化学反应,从而使光照部分与非光照部分溶解反差增大,实现显影成像。
氟化氩激光光致抗蚀剂初期所用的光产酸剂主要为三苯基硫鎓盐或带有取代基的三苯基硫鎓盐,二苯基碘鎓盐或带有取代基的二苯基碘鎓盐,但这些鎓盐化合物在光照前后对193nm 光的吸收均较大,其产酸效率不像在248nm 光致抗蚀剂中那样高,并导致成像质量下降,分辨率难以提高[2 3]。
针对上述缺点,Shigeyuki Iwasa [4]等人开发了不含苯环的丁酮-2-基戊硫环硫鎓盐化合物,配伍离子为CF 3SO 3—或C 4F 9SO 3—,它在193 nm处透明度和感度都很好,且热稳定性高。
Hiroyuki Ishii [5]等人提出产酸源透明度的改善是提高193 nm 光致抗蚀剂性质的关键因素之一,他们用分子轨道计算法估算产酸源的透明度。
结果表明多环芳香体系在1 93 nm 处有好的透明性,合成了1-烷氧基4-锍基萘鎓盐化合物。
用此光产酸剂在聚甲基丙烯酸酯体系中进行光刻蚀成像,获得了高质量的图像。
根据文献统计,以往硫鎓盐的研究开发工作最多,不过近期也开始有一些新的体系的报道[6]。
例如N-羟基琥珀酰亚胺对甲苯磺酸酯或其它磺酸酯,N-三氟甲烷磺酰氧萘二甲酰亚胺、二硝基苄基对甲苯磺酸酯或其它磺酸酯和α-羟甲基安息香对甲苯磺酸酯或其它磺酸酯等。
以往的工作多集中在各种光产酸剂实际用于光致抗蚀剂的成像效果评价上,有关光产酸剂的合成及性质研究的报道相对较少。
为了解光产酸剂结构与其性质间的关系以及为ArF 激光(193nm)光致抗蚀剂的研制选择适用的光产酸剂, 我们参考文献[7]的方法合成了已有报道的以下结构的硫鎓盐光产酸剂[8,9]:其特点是硫鎓盐阳离子中不含苯基但含有萘基和羰基。
其配伍阴离子分别为:对-甲苯磺酸、甲磺酸及三氟甲磺酸。
S +CH 2ORSO 3-1.实验部分1.1 仪器与试剂熔点测定采用北京泰克仪器有限公司的X-4数字显示显微熔点测定仪,未作校正;热解性质采用上海精密科学仪器有限公司天平仪器厂的ZRY-2P差热-热重分析仪,红外光谱采用Nicolet AVATAR 360 FT-IR 红外光谱仪,KBr压片;紫外光谱采用Cintra 10e UV-Visible Spectrometer;核磁共振采用Avance 500 Bruker (500MHZ)傅立叶变换-核磁共振波谱仪,TMS作内标;元素分析采用Vario E1元素分析仪。
所用试剂除α-溴代-2-萘乙酮、四氢噻吩、三氟甲磺酸银为进口试剂,其余均为国产分析纯。
1.2 硫鎓盐制备1.2.1 对甲苯磺酸银[10]、甲磺酸银的制备将对甲苯磺酸8.6g、氧化银5.1g加入250ml的四口瓶中,加入120ml的乙腈,避光操作,搅拌5-8小时,停止反应,滤出不溶物,滤液40℃旋蒸至干得到白色固体。
用丙酮洗涤三次,得白色的对甲苯磺酸银固体12.3g。
产率:97%。
以同样的方法可制得亮白色的甲磺酸银晶体,产率:65%1.2.2 S-(2-萘甲酰)甲基四氢噻吩鎓溴化物的合成[7,11]在0℃避光条件下,将α-溴代-2-萘乙酮20g、100ml丙酮加入250ml的四口瓶中,向其中加入4.8ml水,搅拌下,向上述体系中缓慢滴加四氢噻吩14ml,滴加完毕,0℃下搅拌1h,产生沉淀之后,室温继续搅拌1h,滤出固体,用无水乙醇重结晶两次,得到淡粉色晶体21.1g,即为目标产物。
产率:78%,熔点:136~137℃。
1HNMR(CD3OD): 7.5-8.5(7H, 萘环);4.6(2H, 与C=O相连的CH2);3.3-3.7 (4H, 与S 相连的2CH2);2.25(4H, 2CH2)。
IR(cm-1):3049,752(噻吩环);2887,2848(烷基);1666(羰基);1627,1595(芳环)。
元素分析(%):C 56.91(56.97);H 5.115(5.045)。
1.2.3 各种取代的硫鎓盐[7 12]的合成将上步得到的溴化物3.6g、150ml乙腈加入250ml的四口瓶中,避光操作,磁搅拌下向其中缓慢滴加3g对甲苯磺酸银溶于70ml乙腈的溶液,室温反应24h,滤出不溶物,将滤液旋蒸浓缩,然后,将浓缩液倾入大量的无水乙醚中,滤出固体,用乙腈溶解,之后重复上述操作三次,直至得到纯的白色晶体 S-(2-萘甲酰)甲基四氢噻吩鎓对甲苯磺酸盐4.3g。
产率:94%,熔点:146~147℃1HNMR(CD3OD):7.2-8.7 (11H, 芳环);4.85 (2H, 与C=O相连的CH2);3.6-3.8(4H, 与S 相连的2CH2);2.3-2.5(7H, 2CH2,CH3)。
IR( cm-1): 3052(噻吩环);2945,2907(烷基);1625,1593(芳环);1671(羰基);1032(磺酸基)。
元素分析(%):C 64.26(64.49) H 5.781(5.607)。
用三氟甲磺酸银代替对甲苯磺酸银,合成了S-(2-萘甲酰)甲基四氢噻吩鎓三氟甲磺酸盐产率:84℅熔点:158~159℃1HNMR(D2O):7.5-8.4(7H, 萘环);3.4-3.7(4H, 与S相连的2CH2);2.75 (2H, 与C=O 相连的CH2);2.2-2.4 (4H, 2CH2)。
IR(cm-1):3064,752(噻吩环);2966,2923(烷基);1677 (羰基);1629, 1598(芳环);1254(C-F);1030(磺酸基)。
元素分析(%):C 50.01(50.25) H 4.122(4.187)。
用甲磺酸银代替对甲苯磺酸银,合成了S-(2-萘甲酰)甲基四氢噻吩鎓甲磺酸盐, 产率:88%, 熔点:182~183℃1HNMR(CD3Cl):7.6-8.8(7H, 萘环);5.8 (2H, 与C=O相连的CH2);3.66-3.8(4H, 与S 相连的2CH2);2.1-2.7 (7H, 2CH2,CH3)。
IR(cm-1): 3060,749( 噻吩环);2945,2985(烷基);1670 (羰基);1628,1597 (芳环);1039(磺酸基)。
元素分析(%):C 57.62(57.95)H 5.708(5.682)1.3 硫鎓盐产酸剂的性质1.3.1溶解性和热解性质检测了各种产酸剂在常用的溶剂(如乙二醇乙醚、环己酮、1,4-二氧六环、乙酸乙二醇单乙醚酯)中的溶解性。
利用上海产的ZRY-2P差热-热重分析仪测定所合成的光产酸剂的热解性质。
升温速度:20℃/min1.3.2水溶液中的紫外吸收及光解特性将所制光产酸剂配制成浓度为 5 x10-5mol/L,溶剂为二次超纯水,利用澳大利亚产的Cintra 10e UV-Visible Spectrometer仪测定了所合成的光产酸剂的紫外-可见光谱。
1.3.3 产酸剂在固体膜层中的紫外吸收及光解特性以聚乙二醇(20000)作为成膜树脂,产酸剂的含量为成膜树脂的5%、10%、15%(以下均为质量比),配制成乙二醇单乙醚的溶液,总固含量浓度为6%,充分溶解,过滤,离心涂布在石英片上,100℃烘烤2min,经测定膜厚均在0.45-0.55µm范围,测定其紫外吸收光谱。
以上制得的膜(产酸剂含量15%),采用低压汞灯(254nm)为曝光光源,光强度1.68mj/cm2,分别曝光5min、10min、15min、20min,通过光产酸剂在膜层中曝光前后的紫外吸收强度的变化,考察产酸剂在固体膜层中的光解性质。
2 结果与讨论2.1产酸剂的溶解性和热解性质硫鎓盐在常用的乙醇、乙二醇单乙醚、环己酮、1,4-二氧六环、乙二醇单乙醚醋酸酯等有机溶剂中具有一定的溶解性,能满足光刻胶配制的要求,这与硫鎓盐中较大的亲油性萘基存在有关。
但配伍阴离子的不同也使得其溶解性呈现明显的差别,其中对甲苯磺酸和三氟甲磺酸的硫鎓盐的溶解性要明显好于甲烷磺酸的硫鎓盐。
配伍阴离子越小,其有机溶剂中溶解性能越差。
合成的硫鎓盐光产酸剂的热重—差热谱图都给出一个吸热分解的峰。
所得数据列于表1,可见这几种硫鎓盐的热解温度都在220℃以上,可满足各种类型抗蚀剂加工的要求。
表1硫鎓盐的热解温度The pyrolysis temperature of the sulfonium salts硫鎓盐分解温度(℃)峰值温度(℃)PAG-1对甲苯磺酸硫鎓盐 249-288 270PAG-2三氟甲磺酸硫鎓盐 241-250 246PAG-3甲磺酸硫鎓盐 224-276 2532.2 产酸剂在水溶液中的紫外吸收及光解特性由这几种硫鎓盐水溶液的吸收光谱(图1)可见,其感光范围在紫外区,在可见区都没有吸收,适于明室操作.其最大吸收峰出现在254nm.但在193nm附近,由于阴离子结构的不同,其吸收强度差别很大.由朗伯-比尔定律:A=ε•с•l ,其中,ε为摩尔消光系数(L/mol •cm),c为摩尔浓度(mol/L),l为光程(1cm),A为吸光强度,可求出在193nm处的摩尔消光系数,结果列于表2.可见,由于对甲苯磺酸硫鎓盐中苯基的存在,其在193nm处的摩尔吸光系数接近另二种脂肪基磺酸硫鎓盐的9倍.而三氟甲磺酸和甲磺酸的硫鎓盐的吸收几乎没有不同.本实验开始时用普通去离子水,结果在193nm附近干扰很强,改用超纯水后才解决此问题。
A b s wavelength nm图1.硫鎓盐水溶液的紫外吸收光谱The UV absorption spectrum of the sulfonium salt aqueous solution1:PAG-1 1.5 x10-5mol/L 2:PAG-2 5.0 x10-5mol/L 3:PAG-3 5.0 x10-5mol/L表2 各种硫鎓盐水溶液在193nm 的摩尔消光系数Molar extinction coefficients of the aqueous solution of the sulfonium salts at 193nm 硫鎓盐 对甲苯磺酸硫鎓盐 三氟甲磺酸硫鎓盐 甲磺酸硫鎓盐 摩尔消光系数ε(x 104)(L/mol •cm) 6.8 0.78 0.782.3 产酸剂在固体膜层中的紫外吸收及光解特性0.00.10.20.30.40.50.60.7A b s o r p t i v i t y wavelength/nm图2.含10%硫鎓盐的聚乙二醇膜层的紫外吸收光谱The UV absorption spectrum of polyethylene glycol film containing 10% sulfonium salt1: 10%的PAG-1 2: 10%的PAG-2 3: 聚乙二醇图2为硫鎓盐在聚乙二醇膜层中的紫外吸收光谱,同样可见,相同含量(10%)下,对甲苯磺酸硫鎓盐的吸光强度远大于三氟甲磺酸硫鎓盐(约 3.6倍).由图还可见,聚乙二醇膜层在整个波长范围都几乎没有吸收,是很好的实验成膜材料.而文献中都采用聚甲基丙稀酸甲酯.产酸剂在固体膜层中的透明性是要考察的重点.且产酸剂在光致抗蚀剂中的用量一般为2-6%, 下面给出了5%硫鎓盐在聚乙二醇膜层中的透光率.由图3可见,含对甲苯磺酸硫鎓盐和三氟甲磺酸硫鎓盐的聚乙二醇膜层在193nm 处的透光率分别为 78%和27%.这表明三氟甲磺酸硫鎓盐具有很好的透明性,适用于193nm 光致抗蚀剂,而对甲苯磺酸硫鎓盐的吸收太强,将导致抗蚀剂底层曝光不足而影响成像质量.T r a n s p a r e n c y /%wavelength/nm图3. 含5%硫鎓盐的聚乙二醇膜层的透光率The transparency of polyethylene glycol film containing 5% sulfonium salts1:PAG-1 2:PAG-2图4为在低压汞灯曝光后对甲苯磺酸硫鎓盐在聚乙二醇膜层中随曝光时间不同其紫外吸收的变化.随光解的进行,在254nm 附近的吸收峰逐渐消失,而在193nm 处的吸收变化不大.表明这种产酸剂也可用于KrF(248nm), ArF(193nm)以及电子束等抗蚀剂.如用于KrF(248nm)激光光致抗蚀剂,存在明显的光漂白现象,有利于获得高质量的图象.0.00.20.40.60.81.0A b s o r p t i v i t ywavelength/nm图4 15%的PAG-1聚乙二醇膜层光解图谱The photolysis of the PAG-1 in polyethylene glycol film(15%) at different exposure time1:曝光前 2:曝光5min 3:曝光10 min 4:曝光15min 5:曝光20min3.结论以较高的产率合成了一类不含苯环的硫鎓盐光产酸剂.它们有较好的有机溶剂溶解性和高的热解温度.当阴离子为脂肪基磺酸时,此类光产酸剂在193nm处有好的透明性,适用于氟化氩激光光致抗蚀剂.当阴离子含苯基时,在193nm处有很强的吸收.此类光产酸剂也适用于氟化氪激光(248nm), 电子束等的化学增幅型抗蚀剂体系致谢:北京化学试剂所的焦晓明帮助测定了膜厚,在此深表谢意。