光致抗蚀剂 光刻胶(中国科学院化学研究所光致抗蚀剂组)思维导图
光刻胶光致抗蚀剂含感光树脂、增感剂和溶剂
光刻胶光致抗蚀剂含感光树脂、增感剂和溶剂光刻胶是光刻成像的承载介质，其作用是利用光化学反应的原理将光刻系统中经过衍射、滤波后的光信息转化为化学能量，进而完成掩模图形的复制。
目前，集成电路生产中使用的光刻胶一般由聚合物骨架、光致酸产生剂或光敏化合物、溶剂，以及显影保护基团、刻蚀保护基团等其他辅助成分组成。
光刻胶是微电子技术中微细图形加工的关键材料之一，特别是近年来大规模和超大规模集成电路的发展，更是大大促进了光刻胶的研究开发和应用。
印刷工业是光刻胶应用的另一重要领域。
1954 年由明斯克等人首先研究成功的聚乙烯醇肉桂酸酯就是用于印刷工业的，以后才用于电子工业。
光刻胶是一种有机化合物，它被紫外光曝光后，在显影溶液中的溶解度会发生变化。
硅片制造中所用的光刻胶以液态涂在硅片表面，而后被干燥成胶膜。
中文名：光刻胶外文名：photoresist别名：光致抗蚀剂成分：感光树脂、增感剂和溶剂分类：负性胶和正性胶硅片制造中，光刻胶的目的主要有两个：光刻胶原理，小孔成像；技术源头，古老的相机；（1）将掩模版图形转移到硅片表面顶层的光刻胶中；（2）在后续工艺中，保护下面的材料（例如刻蚀或离子注入阻挡层）。
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。
图1 正性胶的显影工艺与负性胶显影工艺对比1-丙烯酸金刚烷酯121601-93-21-金刚烷基甲基丙烯酸酯16887-36-8丙烯酸三环[5.2.1.02,6]癸-8-基酯7398-56-34-乙酰氧基苯乙烯2628-16-21,3-金刚烷二醇单丙烯酸酯216581-76-92-甲基-2-金刚烷醇丙烯酸酯249562-06-92-乙基-2-金刚烷基丙烯酸酯303186-14-31,3-金刚烷二醇二丙烯酸酯81665-82-92-氧代六氢-2H-3,5-亚甲基环戊二烯并[b]呋喃-6-基甲基丙烯酸酯254900-07-7甲基丙烯酸三环[5.2.1.02,6]癸-8-基酯[34759-34-72-异丙基-2-金刚烷丙烯酸甲酯297156-50-42-异丙基-2-金刚烷醇丙烯酸酯251564-67-7gamma-丁内酯-3-基异丁烯酸酯130224-95-2N-异丙基甲基丙烯酰胺13749-61-6(9H-芴-9,9-二基)双(亚甲基)二丙烯酸酯583036-99-1(5-氧代四氢呋喃-2-基)甲基丙烯酸甲酯156938-09-91-乙基环戊基甲基丙烯酸酯266308-58-11-异丙基-1-环己醇甲基丙烯酸酯811440-77-42-甲基-2-丙烯酸4-羟基苯基酯31480-93-0n-butyl2-(bromomethyl)prop-2-enoate170216-64-52-(溴甲基)丙烯酸甲酯4224-69-5甲基丙烯酸-9-蒽甲酯31645-35-92-oxo-2-((2-oxohexahydro-2H-3,5-methanocyclopenta[b]furan-6-yl)oxy)ethylmethacrylate[347886-81-12-乙烯基萘827-54-32-环己基丙烷-2-基甲基丙烯酸酯186585-56-82-甲基-丙烯酸2-氧代-四氢-呋喃-3-基酯195000-66-9丙烯酸甲基环戊酯178889-49-1丙烯酸1-乙基环戊酯326925-69-32-氧代四氢呋喃-3-基丙烯酸酯328249-37-24-叔丁氧基苯乙烯95418-58-94-(4-(丙烯酰氧基)丁氧基)苯甲酸69260-42-0甲基丙烯酸-2,2,3,3,4,4,4-七氟代-丁酯13695-31-33-(4-vinylphenyloxy)-1-propene16215-47-7acetic acid,4-ethenylbenzene-1,2-diol57142-64-01-(1-乙氧基乙氧基)-4-乙烯基苯157057-20-01-甲基环己基甲基丙烯酸酯76392-14-82-氧代-2-(2,2,3,3,3-五氟丙氧基)乙基甲基丙烯酸酯1176273-16-72,5-二甲基己烷-2,5-二基双(2-甲基丙烯酸酯)131787-39-81-甲基环戊基甲基丙烯酸酯178889-45-71-乙基环己基甲基丙烯酸酯274248-09-84-异丙基苯酚4286-23-1(2-oxo-1,3-dioxolan-4-yl)methyl 2-methylprop-2-enoate13818-44-5乙酸-2-乙烯基苯基酯63600-35-12-(金刚烷-1-基)丁-2-基甲基丙烯酸酯325991-26-21-ethoxyethyl 2-methylprop-2-enoate51920-52-6甲基丙烯酸四氢呋喃-2-基酯15895-80-4oxan-2-yl 2-methylprop-2-enoate52858-59-06-methacryloyl-6-azabicyclo[3.2.0]heptan-7-one1267624-16-73-叔丁氧基苯乙烯105612-79-12-丙烯酸3-(二乙氧基甲基甲硅烷基)丙基酯13732-00-82,3-二羟基丙烯酸丙酯10095-20-22-[(4-乙烯基苯氧基)甲基]环氧乙烷2653-39-63,5-二乙酰氧基苯乙烯155222-48-32-(2,2-二氟乙烯基)双环[2.2.1]庚烷123455-94-7二苯基碘酰氯1483-72-3双［4-(1,1-二甲基乙基)苯基］碘鎓与三氟甲磺酸的盐84563-54-2全氟丁基磺酸三苯基锍盐144317-44-2双(4-叔丁基苯基)氯化碘鎓5421-53-4TBPDPS-PFBS258872-05-81二(4-叔丁基苯基)碘鎓全氟代丁烷磺酸盐194999-85-4(4-苯基硫代苯基)二苯基锍三氟甲磺酸111281-12-0N-羟基萘酰亚胺三氟甲磺酸85342-62-7六氟二酐（6FDA)1107-00-29,9-双(3-氟-4-氨基苯基)芴 (FFDA)127926-65-29,9-双(4-氨基苯基)芴（FDA)15499-84-04,4’-二氨基-2,2’-二甲基联苯 (M-T olidine)84-67-32,2-双(3-氨基-4-羟基苯基) 六氟丙烷83558-87-61,3-双(3-氨基苯氧基)苯 (APB)10526-07-54,4'-双(4-氨苯氧基)联苯(BAPB)13080-85-81,3-双(4-氨苯氧基)苯2479-46-14,4-二氨基联苯-2,2-二羧酸17557-76-52,2'-双(三氟甲基)-4,4'-二氨基苯基醚344-48-9ODA 4,4'-二氨基二苯醚101-80-4BAPP 2,2'-双[4-(4-氨基苯氧基苯基)]丙烷13080-86-9TPE-Q 1,4-双(4-氨基苯氧基)苯3491/12/1BPADA 双酚A型二醚二酐38103-06-9BTDA 3,3',4,4'-二苯甲酮四甲酸二酐2421-28-5BPDA 3,3',4,4'-联苯四羧酸二酐2420-87-3CBDA 环丁烷四甲酸二酐4415-87-6DABA 3,5-二氨基苯甲酸535-87-5TFMB 2,2'-双(三氟甲基)二氨基联苯341-58-2A-BPDA 2,3,3',4'-联苯四甲酸二酐36978-41-3BOAFL 9,9-二[(2,3-环氧丙氧基)苯基]芴47758-37-2TCA 四氢-1H-5,9-甲烷吡喃并[3,4-d]噁英-1,3,6,8(4H)-四酮6053-46-9ODPA 4,4'-氧双邻苯二甲酸酐1823-59-2A-ODPA 3,4'-氧双邻苯二甲酸酐50662-95-8HFBAPP 2,2-双[4-(4-氨基苯氧基)苯基]-1,1,1,3,3,3-六氟丙烷69563-88-84-溴-N-苯基咔唑1097884-37-13,6-二溴-9-(2-乙基己基)-9h-咔唑173063-52-0N-(2-萘基)-3-溴咔唑934545-80-91-溴-N-苯基咔唑1333002-37-13,6-二叔丁基咔唑37500-95-13,6-二溴咔唑6825-20-31-溴咔唑16807-11-72-溴咔唑3652-90-22-氯咔唑10537-08-32-羟基咔唑86-79-33-溴咔唑1592-95-63,6-二苯基-9H-咔唑56525-79-24-溴-9H-咔唑3652-89-93-苯基-9H-咔唑103012-26-611,12-二氢-12,12-二甲基茚并[1,2-a]咔唑1329054-41-29-(4-溴苯基)咔唑57102-42-810-溴-7H-苯并[c]咔唑1698-16-49-(3-溴苯基)-9H-咔唑185112-61-29-(2-溴苯基)-9H-咔唑902518-11-03-溴-N-苯基咔唑1153-85-13,6-二溴-9-苯基咔唑57103-20-5 3-碘-9-苯基咔唑502161-03-79-(1-萘基)-3-溴咔唑934545-83-2 wyf 01.22。
光刻胶基础知识
光刻胶基础知识光刻胶也称光致抗蚀剂（Photoresist,P.R.）。
1.光刻胶类型凡是在能量束（光束、电子束、离子束等）的照射下，以交联反应为主的光刻胶称为负性光刻胶，简称负胶。
凡是在能量束（光束、电子束、离子束等）的照射下，以交联反应为主的光刻胶称为正性光刻胶，简称正胶。
1.光刻胶特性灵敏度灵敏度太低会影响生产效率，所以通常希望光刻胶有较高的灵敏度。
但灵敏度太高会影响分辨率。
通常负胶的灵敏度高于正胶。
分辨率光刻工艺中影响分辨率的因素有：光源、曝光方式和光刻胶本身（包括灵敏度、对比度、颗粒大小、显影时的溶胀、电子散射等）。
通常正胶的分辨率要高于负胶。
2.光刻胶材料光刻胶通常有三种成分：感光化合物、基体材料和溶剂。
在感光化合物中有时还包括增感剂。
3.1负性光刻胶主要有聚肉桂酸系（聚酯胶）和环化橡胶系两大类。
3.2正性光刻胶主要以重氮醌为感光化合物，以酚醛树脂为基体材料。
最常用的有AZ 系列光刻胶。
正胶的主要优点是分辨率高，缺点是灵敏度、耐刻蚀性和附着性等较差。
3.3 负性电子束光刻胶为含有环氧基、乙烯基或环硫化物的聚合物。
3.4 正性电子束光刻胶主要为甲基丙烯甲酯、烯砜和重氮类这三种聚合物。
最常用的是PMMA胶。
PMMA胶的主要优点是分辨率高。
主要缺点是灵敏度低，在高温下易流动，耐干法刻蚀性差。
3.双层光刻胶技术随着线条宽度的不断缩小，为了防止胶上图形出现太大的深宽比，提高对比度，应该采用很薄的光刻胶。
但薄胶会遇到耐蚀性的问题。
由此出现了双层光刻胶技术，也就是超分辨率技术的组成部分。
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光刻胶及光刻工艺流程 ppt课件
光刻胶的主要技术参数
分辨率（resolution）：是指光刻胶可再现图形的最小尺寸。一般用 关键尺寸来（CD，Critical Dimension）衡量分辨率。 对比度（Contrast）：指光刻胶从曝光区到非曝光区过渡的陡度。 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mJ/cm2。 粘滞性/黏度 （Viscosity）：衡量光刻胶流动特性的参数。光刻胶中 的溶剂挥发会使粘滞性增加。
➢ 化学放大光刻胶（CAR，Chemical Amplified Resist） 适用于深紫外光（DUV），KrF 准分子激光248nm和 ArF准分子激 光193nm。
光刻胶的主要应用领域
模拟半导体 Analog Semiconductors 发光二极管 LED = Light-Emitting Diode 微电子机械系统 MEMS=Micro Electro Mechanical System 太阳能光伏 Solar PV 微流道和生物芯片 Microfluidics & Biochips 光电子器件/光子器件 Optoelectronics/Photonics 封装 Packaging
➢ 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 rΒιβλιοθήκη 正胶曝光显影
负胶
光刻胶的分类
优点 分辨率高、对比度好 正胶 缺点 粘附性差、抗刻蚀能力差、高成本
光致抗蚀剂
光致抗蚀剂一. 光致抗蚀剂分类及其机理光致抗蚀剂（简称光刻胶或抗蚀剂）是一种用于光加工工艺中对加工材料表面起临时选择则性保护的涂料，是现代加工工业的重要功能材料之一[1]。
光致抗蚀剂分为两大类：①正性光致抗蚀剂：受光照部分发生降解反应而能为显影液所溶解，留下的非曝光部分的图形与掩模版一致。
正性抗蚀剂具有分辨率高、对驻波效应不敏感、曝光容限大、针孔密度低和无毒性等优点，适合于高集成度器件的生产。
它主要包括：聚乙烯醇肉桂酸酯、聚乙烯氧肉桂酸乙酯、环氧树脂、环化橡胶等等。
②负性光致抗蚀剂：受光照部分产生交链反应而成为不溶物，非曝光部分被显影液溶解，获得的图形与掩模版图形互补。
负性抗蚀剂的附着力强、灵敏度高、显影条件要求不严，适于低集成度的器件的生产。
它主要包括：线性酚醛树脂、聚甲基丙烯酸甲酯等等。
二．光致抗蚀剂的起源光致抗蚀剂的历史可追溯至照相的起源，1826年人类第一张照片诞生就是采用了光致抗蚀剂材料--感光沥青。
在19世纪中期,又发现将重铭酸盐与明胶混合，经曝光、显影后能得到非常好的图形，并使当时的印刷业得到飞速的发展。
二次大战以后，East—man--Kodak公司的Minsk等人研究成功的聚乙烯醇肉桂酸酯(KPR)为代表的新型感光高分子用于照相制版，从而开创了微电于工业用的光刻胶历史。
1944年德国Kalle公司发表了重氮萘醌的光重排反应，在此基础上，1949年开发了重氮萘醌——线性酚醛树脂系感光材料，即紫外正性光刻胶，成为二十世纪八十年代超大规模集成电路用光致抗蚀剂的主流。
1958年East．man--Kodak的Mu9plot和J．J．Sagura等开发了环化橡胶一双叠氮系负性光刻胶取代了。
1954年该公司开发的聚乙烯醇肉桂酸酯负性光刻胶，现在它仍为负性光致抗蚀剂的主流。
1980年IBM首先发现使用光致产酸剂可使聚合物分子上的特丁氧基脱落，脱悬挂基团反应使憎水聚合物变成亲水性聚合物，这种极性的变化使这种光刻胶可以成正型和负型的两型图像，且光致产酸的量并不随反应的进行而减少，对反应具有加速的作用，故称之为化学增幅型光刻胶[2]。
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：
光刻胶大全
光刻胶产品前途无量（半导体技术天地）1前言光刻胶(又名光致抗蚀剂)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（FPD）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，因此是电子信息产业中微电子行业和光电子行业微细加工技术的关键性基础加工材料。
作为经曝光和显影而使溶解度增加的正型光刻胶多用于制作IC，经曝光或显影使溶解度减小的负型光刻胶多用于制作分立器件。
2国外情况随着电子器件不断向高集成化和高速化方向发展，对微细图形加工技术的要求越来越高，为了适应亚微米微细图形加工的要求，国外先后开发了g线（436nm）、i线（365nm）、深紫外、准分子激光、化学增幅、电子束、X射线、离子束抗蚀剂等一系列新型光刻胶。
这些品种较有代表性的负性胶如美国柯达（Kodak）公司的KPR、KMER、KLER、KMR、KMPR等；联合碳化学（UCC）公司的KTI系列；日本东京应化（Tok）公司的TPR、SVR、OSR、OMR；合成橡胶（JSR）公司的CIR、CBR系列；瑞翁（Zeon）公司的ZPN系列；德国依默克（E.Merk）公司的Solect等。
正性胶如：美国西帕来（Shipely）公司的AZ系列、DuPont公司的Waycot系列、日本合成橡胶公司的PFR等等。
2000~2001年世界市场光刻胶生产商的收益及市场份额公司2001年收益2001年市场份额（%）2000年收益2000年市场份额（%）Tokyo Ohka Kogyo 150.122.6216.525.2Shipley 139.221.0174.620.3JSR117.617.7138.416.1Shin-Etsu Chemical 70.110.674.28.6Arch Chemicals 63.79.684.19.8其他122.218.5171.620.0总计662.9100.0859.4100.0Source:Gartner Dataquest目前，国际上主流的光刻胶产品是分辨率在0.25µm～0.18µm的深紫外正型光刻胶，主要的厂商包括美国Shipley、日本东京应化和瑞士的克莱恩等公司。
光功能高分子材料ppt课件
5.2 光敏涂料
优点： 固化速度快 不需加热，耗能少 污染少 便于流水线作业 缺点： 不适合形状复杂物体的涂层 价格高
烧伤病人的治疗通常是取烧伤病人的 健康皮 肤进行 自体移 植，但 对于大 面积烧 伤病人 来讲， 健康皮 肤很有 限，请 同学们 想一想 如何来 治疗该 病人
光 表面涂料：装饰和保护层 敏 涂 料 光致抗蚀剂：制造印刷电路板 光敏涂料体系的组成：
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主 要 内 容
概述 光敏涂料 光致抗蚀剂 光致变色高分子材料 光导电高分子材料
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光化学反应过程： 1. 激发过程：分子吸收光能，电子从基 态向高能级跃迁，成为激发态。 2. 化学反应：激发态分子向其它分子转 移能量或产生各种活性中间体而发生化 学反应。
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by l i ght
光引发剂（PI）
（PI）*（激发态生成）﹠
半导体光致刻蚀剂
半导体光致刻蚀剂
半导体光致刻蚀剂是一种利用光照射来刻蚀半导体的材料。
它通常由光刻胶树脂、增感剂、单体、溶剂和其它助剂组成。
当光照射到光刻胶上时，其溶解度会发生变化，从而将掩膜版图形转移至衬底上。
光刻胶又称光致抗蚀剂，是一种对光敏感的混合液体。
它主要由光刻胶树脂、增感剂（光引发剂+光增感剂+光致产酸剂）、单体、溶剂和其它助剂组成。
不同用途的光刻胶在曝光光源、制造工艺、成膜特性等性能要求不同的情况下，对材料的溶解性、耐刻蚀性和感光性能要求也各不相同。
半导体光致刻蚀剂在半导体制造中起着非常重要的作用，它能够将掩膜版图形转移至衬底上，从而实现半导体的制造。
随着科技的不断进步，对半导体光致刻蚀剂的要求也越来越高，需要不断地进行研发和创新。
光刻胶ppt课件
光刻胶上产生一个良好图形所需一定波长光的 最小能量值（或最小曝光量）。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。
点半击导输体入核您心的技标题术内参容数
图形绘 制
粘附 性
粘滞 性/粘
度
表面 张力
抗蚀 性
存储和 传送能
力
粘滞性/黏度，Viscosity
集成电路光刻胶基本情况
图形绘 制
➢ 为满足集成电路对密度和集成度水平的更高要求，半导体光刻胶通过不断缩短曝光波长的方式， 不断提高极限分辨率。
➢ 目前，世界芯片工艺水平已跨入微纳米级别，光刻胶的波长由紫外宽谱逐步至g线（436nm）、i线 （365nm）、KrF（248nm）、ArF（193nm）、F2（157nm），以及最先进的EUV(<13.5nm)线水平。
集成电路光刻胶国产化情况 图形绘
制 ➢ 中国大陆本土光刻胶产品主要集中在低端产品，集成电路光刻胶市场份额不足5%。
从国内整体来看，目前市场主流的四种中高端光刻胶：g线、i线、KrF、ArF，我 国已经实现了其中g/i线的量产，并将逐步提升供货量；KrF已经通过认证，但还处 于攻坚阶段；ArF光刻胶乐观预计在2020年能有效突破并完成认证。
图形绘 制
➢ 光刻胶的质量和性能是影响集成电路、成品率以及可靠性的关键性因素。 ➢ 光刻胶工艺的成本约占整个芯片制造工艺的35%，在整个芯片工艺时长中占据40%-60%，是半导体
制造中的核心材料。
➢ 光刻胶产品约全球半导体光刻胶销售额达到12.05亿美元的市场规模。从全球半导体光刻胶 分类市场份额占比来看，g/i线光刻胶市场份额占比为24.0%，KrF光刻胶市场份额占比 为22.0%，ArF/液浸ArF光刻胶市场份额占比为41.0%。
(完整版)光刻与刻蚀工艺
光刻工艺过程
❖涂胶 coating ❖前烘 prebaking ❖曝光 exposure ❖显影 development ❖坚膜 postbake ❖刻蚀 etch ❖去胶 strip ❖检验 inspection
1、涂胶
SiO2
Si （1）氧化、清洗
光刻胶 SiO2
Si （2）涂胶、前烘
1、涂胶
❖ 在图形曝光的工 作区域，则需要等级 10或1的洁净室。
lithography
❖Introduction
❖ 光刻 ▪ 洁净室 ▪ 工艺流程 ▪ 光刻机 ▪ 光刻胶 ▪ 掩膜版
光刻原理（1）
❖ 掩膜版图形转移到光刻胶
▪ 在光刻过程中，光刻胶受到光辐射之后发生光 化学反应，其内部分子结构发生变化，在显影 液中光刻胶感光部分与未感光部分的溶解速度 相差非常大。
❖涂胶目的
▪ 在硅片表面形成厚度均匀、附着性强、并且没 有缺陷的光刻胶薄膜。
❖怎样才能让光刻胶粘的牢一些？
可以开始涂胶了……
❖ 怎么涂？
▪ 旋转涂胶法：把胶滴在硅片，然后使硅片高速旋转， 液态胶在旋转中因离心力作用由轴心沿径向（移动） 飞溅出去，但粘附在硅表面的胶受粘附力的作用而留 下。在旋转过程中胶所含的溶剂不断挥发，故可得到 一层均匀的胶膜
▪ （2）等级为M3.5的洁净室（公制），直径大 于或等于0.5um的尘埃粒子总数不超过103.5 （约3500个/m3)
❖ 100个/ft3= 3500个/m3
▪ 一个英制等级100的洁净室相当于公制等级 M3.5的洁净室。
洁净室（4）
❖ 对一般的IC制造 区域，需要等级100 的洁净室，约比一般 室内空气低4个数量 级。
Resist coat (wafer track)
光敏高分子
2）不饱和聚酯unsaturated polyester： 为了引入双键，以不饱和羧酸衍生物与二元醇缩合生成酯类。
3）聚醚(polyether)\聚酯(polyester）： 由环氧化合物与多元醇缩聚而成，游离羟基为光交联点，粘度低， 价格低。
二. 光敏涂料的组成与性能关系
光敏涂料的组成与涂层的性能关系密切。
1）流平性：涂料被涂刷之后，其表面在张力作用下迅速平整光滑 的过程。
影响：涂料粘度，表面张力，润湿度
稀释 剂
表面活 性剂
2）机械性能：包括形成涂料膜的硬度、韧性、耐冲击力、柔顺性。 影响：树脂种类，光交联度（聚合度）
3）化学稳定性：涂膜的耐化学品、抗老化能力。 影响：化学组成
4）涂层光泽：低光、哑光、高光
2）在高分子主链或侧链引入感光基团：这一方法应用前景看好， 稳定性好，感光性能佳。
3）由多种组分构成的光聚合体系：
① 将下列光敏基团引入各种单体或预聚体中： 乙烯基vinyl、丙烯酰基acryloyl、烯醛olefine aldehyde、 缩水甘油（酯）基glycidyl ester等。
② 再加入光引发剂、光敏剂、抗氧剂、偶联剂等各种组分配 成。配方可根据应用进行调整，特别适于光敏涂料、光敏 粘合剂、光敏油墨。
（7）光致变色材料photochromic material： 在光的作用下其吸收波长发生明显变化，从而材料外观颜色 发生变化的高分子材料。
光刻胶
❖ 一.光刻胶的定义(photoresist)
❖
光刻胶（英语：photoresist），亦称
为光阻或光阻剂，是指通过紫外光、深紫外
光、电子束、离子束、X射线等光照或辐射，
其溶解度发生变化的耐蚀刻薄膜材料，是光
光刻胶综述
光刻胶综述光刻胶又称光致抗蚀剂(photoresist), 是利用光化学反应进行图形转移的媒体,它是一类品种繁多、性能各异,应用极为广泛的精细化学品,本文主要介绍在电子工业中应用的各类光刻胶。
电子工业的发展与光刻胶的发展是密切相关的。
光刻胶的发展为电子工业提供了产业化的基础,而电子工业的发展又不断对光刻胶提出新的要求,推动光刻胶的发展。
由于电子工业的飞速发展, 目前光刻胶已经成为一个热点研究领域, 每年均有大量相关论文发表和新产品推出。
光刻胶主要应用于电子工业中集成电路和半导体分立器件的细微加工过程中,它利用光化学反应,经曝光、显影将所需要的微细图形从掩膜版(mask)转移至待加工的基片上,然后进行刻蚀、扩散、离子注入、金属化等工艺。
因此,光刻胶是电子工业中关键性基础化工材料。
光刻胶的历史可追溯至照相的起源,1826年人类第一张照片诞生就是采用了光刻胶材料--感光沥青。
在19世纪中期,又发现将重铭酸盐与明胶混合,经曝光、显影后能得到非常好的图形,并使当时的印刷业得到飞速的发展。
1954年Eastman-Kodak公司合成出人类第一种感光聚合物--聚乙烯醇肉桂酸酯,开创了聚乙烯醇肉桂酸酯及其衍生物类光刻胶体系,这是人类最先应用在电子工业上的光刻胶。
1958年该公司又开发出环化橡胶--双叠氮系光刻胶,使集成电路制作的产业化成为现实。
在此之前约1950年发明了重氮萘醌—酚醛树脂系光刻胶,它最早应用于印刷业,目前是电子工业用用最多的光刻胶,近年随着电子工业的飞速发展,光刻胶的发展更是日新月异,新型光刻胶产品不断涌现。
光刻胶按其所用曝光光源或辐射源的不同, 又可分为紫外光刻胶、深紫外光刻胶、电子束胶、离子束胶、X射线胶等。
2. 光刻技术及工艺电子工业的发展离不开光刻胶的发展, 这是由电子工业微细加工的线宽所决定的。
众所周知,在光刻工艺中离不开曝光。
目前采用掩膜版的曝光方式主要有接触式曝光和投影式曝光两种。
光刻胶大全
光刻胶产品前途无量（半导体技术天地）之樊仲川亿创作1 前言光刻胶(又名光致抗蚀剂)是指通过紫外光、电子束、准份子激光束、X射线、离子束等曝光源的照射或辐射,使溶解度产生变更的耐蚀刻薄膜资料,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（FPD）的制作.由于光刻胶具有光化学敏理性,可利用其进行光化学反响,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,因此是电子信息财产中微电子行业和光电子行业微细加工技术的关头性基础加工资料.作为经曝光和显影而使溶解度增加的正型光刻胶多用于制作IC,经曝光或显影使溶解度减小的负型光刻胶多用于制作分立器件.2 国外情况随着电子器件不竭向高集成化和高速化标的目的成长,对微细图形加工技术的要求越来越高,为了适应亚微米微细图形加工的要求,国外先后开发了g线（436nm）、i线（365nm）、深紫外、准份子激光、化学增幅、电子束、X射线、离子束抗蚀剂等一系列新型光刻胶.这些品种较有代表性的负性胶如美国柯达（Kodak）公司的KPR、KMER、KLER、KMR、KMPR等；联合碳化学（UCC）公司的KTI系列；日本东京应化（Tok）公司的TPR、SVR、OSR、OMR；合成橡胶（JSR）公司的CIR、CBR系列；瑞翁（Zeon）公司的ZPN系列；德国依默克（E.Merk）公司的Solect等.正性胶如：美国西帕来（Shipely）公司的AZ系列、DuPont公司的Waycot系列、日本合成橡胶公司的PFR等等.2000~2001年世界市场光刻胶生产商的收益及市场份额公司 2001年收益 2001年市场份额（%） 2000年收益 2000年市场份额（%）Tokyo Ohka Kogyo 150.1 22.6 216.525.2Shipley 139.2 21.0 174.620.3JSR 117.6 17.7 138.416.1Shin-EtsuChemical 70.1 10.6 74.28.6ArchChemicals 63.7 9.6 84.19.8其他 122.2 18.5 171.620.0总计 662.9 100.0 859.4 100.0Source: Gartner Dataquest目前,国际上主流的光刻胶产品是分辩率在0.25µm～0.18µm的深紫外正型光刻胶,主要的厂商包含美国Shipley、日本东京应化和瑞士的克莱恩等公司.中国专利CN1272637A2000年地下了国际商业机器公司创造的193nm光刻胶组合物,在无需相传递掩膜的情况下能够分辩尺寸小于150nm,更优选尺寸小于约115nm.2003年美国专利US2003/0082480又地下了Christian Eschbaumer等创造的157nm光刻胶.预计2004年全球光刻胶和助剂的市场规模约37亿美元.3 国内现状国内主要产品有聚乙烯醇肉桂酸酯（相当于美KPR胶）、聚肉桂叉丙二酸乙二醇酯聚酯胶、环化橡胶型购胶（相当于OMR－83胶）和重氮萘醌磺酰氯为感光剂主体的紫外正型光刻胶（相当于AZ－1350）.其中紫外线负胶已国产化,紫外线正胶可满足2µm工艺要求,深紫外正负胶（聚甲基异丙烯基酮、氯甲基聚苯乙烯,分辩率0.5～0.3µm）、电子束正负胶（聚甲基丙烯酸甲酯一甲基丙烯酸缩水甘油酯一丙烯酸乙酯共聚）（分辩率0.25～0.1µm）、X射线正胶（聚丁烯砜聚1,2一二氯丙烯酸,分辩率0.2µm）,可提供少量产品,用于IC制造的初级次正型胶仍全部依赖进口.光刻胶目前国产能力约为100多吨.据国家有关部分预测,到2005年微电子用光刻胶将超出200吨.国内光刻胶主要研制生产单位有北京化学试剂所、北京化工场、上海试剂一厂、苏州瑞红电子化学品公司、黄岩有机化工场、无锡化工研究设计院、北师大、上海交大等.近年来,北京化学试剂所和苏州瑞红电子化学品公司等单位在平板显示器（FPD）用光刻胶方面进行了大量任务,已研制成功并规模生产出液晶显示器（LCD）专用正型光刻胶,如北京化学试剂所的BP218系列正型光刻胶适用于TN／STNLCD的光刻制作.北京化学试剂研究所一直是国家重点科技攻关课题——光刻胶研究的组长单位.“十五”期间,科技部为了尽快缩小光刻技术配套用资料与国际先进水平的差距,将新型高性能光刻胶列入了“863”重大专项计划之中,并且跨过0.35µm和0.25µm工艺用i线正型光刻胶和248nm深紫外光刻胶两个台阶,直接开展0.1µm～0.13µm工艺用193nm光刻胶的研究.苏州瑞红则是微电子化学品行业中惟一一家中外合资生产企业,曾作为国家“八五”科研攻关“南方基地”的组长单位,其光刻胶产品以用于LCD 的正胶为主,负胶为辅.为加快成长光刻胶财产的程序,北京化学试剂研究所的上级单位——北京化工集团有限责任公司正在做相关规划,争取在“十五”期间,在大兴区兴建的化工基地实现年产光刻胶80吨至100吨的规模.在此规划中,化工基地前期以生产紫外负型光刻胶及0.8µm～1.2µm技术用紫外正胶为主,之后还要相继生产i线正胶、248nm深紫外光刻胶及0.1µm～0.13µm技术用的193nm高性能光刻胶.而苏州瑞红也正积极地与国外著名的光刻胶厂商合作,进行248nm深紫外光刻胶的财产化任务,争取使其产品打入国内合资或独资的集成电路生产企业.4 前途无量近年来,光刻胶在微电子行业中不竭开收回新的用途,如采取光敏性介质资料制作多芯片组件(MCM).MCM技术可大幅度缩小电子系统体积,减轻其质量,并提高其可靠性.近年来国外在初级军事电子和宇航电子装备中,已广泛地应用MCM技术. 可以预见,成长微电子信息财产及光电财产中不成缺少的基础工艺资料——光刻胶产品在21世纪的应用将更广泛、更深入.光刻胶的定义及主要作用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产生变更.一般光刻胶以液态涂覆在硅片概略上,曝光后烘烤成固态.光刻胶的作用：a、将掩膜板上的图形转移到硅片概略的氧化层中；b、在后续工序中,呵护下面的资料（刻蚀或离子注入）.光刻胶起源光刻开始于一种称作光刻胶的感光性液体的应用.图形能被映射到光刻胶上,然后用一个developer就能做出需要的模板图案.光刻胶溶液通常被旋转式滴入wafer.如图wafer被装到一个每分钟能转几千转的转盘上.几滴光刻胶溶液就被滴到旋转中的wafer的中心,离心力把溶液甩到概略的所有地方.光刻胶溶液黏着在wafer上形成一层均匀的薄膜.多余的溶液从旋转中的wafer上被甩掉.薄膜在几秒钟之内就缩到它最终的厚度,溶剂很快就蒸发掉了,wafer上就留下了一薄层光刻胶.最后通过烘焙去掉最后剩下的溶剂并使光刻胶变硬以便后续处理.镀过膜的wafer对特定波成的光线很敏感,特别是紫外（UV）线.相对来说他们仍旧对其他波长的,包含红,橙和黄光不太敏感.所以大多数光刻车间有特殊的黄光系统.光刻胶的主要技术参数a、分辩率（resolution）.区别硅片概略相邻图形特征的能力.一般用关头尺寸（CD,Critical Dimension）来衡量分辩率.形成的关头尺寸越小,光刻胶的分辩率越好.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,分辩率越好.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.光刻胶的敏理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.光刻胶的粘附性缺乏会导致硅片概略的图形变形.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）.光刻胶必须坚持它的粘附性,在后续的刻蚀工序中呵护衬底概略.耐热稳定性、抗刻蚀能力和抗离子轰击能力.g、概略张力（Surface Tension）.液体中将概略份子拉向液体主体内的份子间吸引力.光刻胶应该具有比较小的概略张力,使光刻胶具有良好的流动性和笼盖.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.一旦超出存储时间或较高的温度规模,负胶会产生交联,正胶会产生感光延迟.光刻胶的分类a、按照光刻胶依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.曝光区域产生交联,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；显影时产生变形和膨胀.所以只能用于2μm的分辩率.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加倍容易溶解于显影液.特性：分辩率高、台阶笼盖好、对比度好；粘附性差、抗刻蚀能力差、高成本.b、按照光刻胶能形成图形的最小光刻尺寸来分：传统光刻胶和化学缩小光刻胶.传统光刻胶.适用于I线（365nm）、H线（405nm）和G线（436nm）,关头尺寸在0.35μm及其以上.化学缩小光刻胶（CAR,Chemical Amplified Resist）.适用于深紫外线（DUV）波长的光刻胶.KrF（248nm）和ArF（193nm）. 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）,光刻胶中不合资料的粘合剂,授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,感光剂对光能产生光化学反响；溶剂（Solvent）,坚持光刻胶的液体状态,使之具有良好的流动性；添加剂（Additive）,用以改动光刻胶的某些特性,如改良光刻胶产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份子间形成交联.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响而抑制交联.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）,最罕见的是重氮萘醌（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在光刻胶中化学分化,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.这种曝光反响会在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辩率.b、化学缩小光刻胶（CAR,Chemical Amplified Resist）.树脂是具有化学基团呵护（t-BOC）的聚乙烯（PHS）.有呵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产生光化学反响会产生一种酸.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呵护基团移走,从而使曝光区域的光刻胶由原来不溶于水转变成高度溶于以水为主要成分的显影液.化学缩小光刻胶曝光速度很是快,大约是DNQ线性酚醛树脂光刻胶的10倍；对短波长光源具有很好的光学敏理性；提供陡直侧墙,具有高的对比度；具有0.25μm及其以下尺寸的高分辩率.光刻胶的主要应用领域模拟半导体（Analog Semiconductors）发光二极管（Light-Emitting Diodes LEDs）微机电系统（MEMS）太阳能光伏（Solar PV）微流道和生物芯片（Microfluidics & Biochips）光电子器件/光子器件（Optoelectronics/Photonics）封装（Packaging）光刻胶的成长趋势中国的微电子和平板显示财产成长迅速,带动了光刻胶资料与高纯试剂供给商等财产链中的相关配套企业的建立和成长.特别是2009年LED（发光二极管）的迅猛成长,加倍有力地推动了光刻胶财产的成长.中国的光刻胶财产市场在原有分立器件、IC、LCD（液晶显示器）的基础上,又加入了LED,再加上光伏的潜在市场,到2010年中国的光刻胶市场将超出20亿元,将占国际光刻胶市场比例的10%以上.从国内相关财产对光刻胶的需求量来看,目前主要还是以紫外光刻胶的用量为主,其中的中小规模（5μm以上技术）及大规模集成电路（5μm、2~3μm、0.8~1.2μm技术）企业、分立器件生产企业对于紫外负型光刻胶的需求总量将辨别达到100吨/年~150吨/年；用于集成电路、液晶显示的紫外正性光刻胶及用于LED的紫外正负性光刻胶的需求总量在700吨/年~800吨/年之间.但是超大规模集成电路深紫外248nm（0.18-0.13um技术）与193nm（90nm、65nm及45nm的技术）光刻胶随着Intel大连等数条大尺寸线的建立,需求量也与日俱增.。
纳米刻蚀工艺中的光刻技术详解
纳米刻蚀工艺中的光刻技术详解光刻技术是纳米刻蚀工艺的核心技术之一，它通过在硅片表面进行曝光，将设计好的电路图案转移到到光刻胶上，再通过显影和刻蚀等步骤，最终得到我们所需要的产品。
那么，究竟什么是光刻技术呢？一、光刻技术的原理光刻技术主要利用了光学投影原理。
在光刻过程中，首先将掩膜版上的图形通过光源进行投影，从而得到与掩膜版上相同的图形。
这个过程是在硅片表面涂上一层光刻胶（通常为光致抗蚀剂），再通过显影和刻蚀等步骤，将光刻胶中的光敏物质去除，形成我们所需要的图形。
在这个过程中，光源是光刻技术的核心部分。
目前，常用的光源为深紫外光，波长为193nm、157nm等。
二、光刻工艺流程一般来说，光刻工艺流程可以分为涂胶、软烘烤、对准曝光、固化、后烘烤、剥离等几个步骤。
在涂胶阶段，需要将光致抗蚀剂均匀地涂覆在硅片表面；软烘烤主要是为了增强光致抗蚀剂的附着力；对准曝光是将掩膜版上的图形通过光源投影到光刻胶上；后烘烤则是为了提高显影的均匀性和稳定性；剥离是将多余的光刻胶去除。
整个光刻过程需要对各个步骤进行精密控制，以保证最终产品的质量和精度。
三、光刻技术的挑战尽管光刻技术在纳米刻蚀工艺中具有非常重要的地位，但它的挑战也是不容忽视的。
其中最大的挑战在于成本和复杂性。
由于需要依赖昂贵的光源设备和高精度的光学仪器，因此整个工艺流程的成本较高，这也限制了它在某些领域的广泛应用。
此外，整个过程也较为复杂，需要严格控制每一个步骤，以保证最终产品的质量和精度。
总的来说，光刻技术是纳米刻蚀工艺中不可或缺的一部分。
只有通过不断的研究和改进，才能更好地解决面临的挑战，实现更高效、更精确的光刻工艺。
希望以上回答对您有所帮助。
一文看懂光刻胶研究框架
一文看懂光刻胶研究框架
光刻胶研究框架是指在光刻技术领域中，对光刻胶及其相关问
题进行研究时所采用的理论、方法和技术的框架或体系结构。
光刻
胶是半导体制造中的关键材料，用于在芯片制作过程中进行图案转移。
在研究光刻胶时，可以从以下几个方面来构建研究框架：
1. 光刻胶材料的特性，研究光刻胶的化学成分、物理性质、光
学特性等，包括其对紫外光的敏感度、抗溶剂能力、抗干扰能力等，这些特性对于光刻胶的选择、优化和应用具有重要意义。
2. 光刻胶的制备工艺，研究光刻胶的制备工艺，包括溶液的配制、涂布技术、预烘烤、曝光、显影等步骤，以及这些工艺参数对
光刻胶性能的影响和优化。
3. 光刻胶的图案转移机理，研究光刻胶在曝光和显影过程中的
物理化学变化，探究其图案转移的机理，包括光化学反应、溶剂扩散、表面张力等因素对图案形成的影响。
4. 光刻胶与衬底的相互作用，研究光刻胶与不同衬底材料（如
硅片、玻璃等）之间的相互作用，包括粘附力、膜应力、热膨胀系
数匹配等问题，以及如何优化光刻胶与衬底的结合。
5. 光刻胶的应用，研究光刻胶在半导体、光学器件等领域的应用，包括在不同工艺条件下的性能表现、图案分辨率、对位精度等
参数的优化。
总之，光刻胶研究框架涉及光刻胶材料本身的特性、制备工艺、图案转移机理、与衬底的相互作用以及应用等多个方面，通过对这
些方面的研究可以全面了解光刻胶的性能和应用，为其在微纳加工
领域的进一步发展提供理论和实践支持。