光学投影平版印刷与光致抗蚀剂

光学投影平版印刷与光致抗蚀剂引言1、光学投影平版印刷术●集成电路的诞生与摩尔定律；●光学投影平版印刷术原理与工艺；●光学投影平版印刷术材料与功能；2、光致抗蚀剂●成膜树脂；●光敏化合物●溶剂与添加剂3、化学增幅抗蚀剂●原理●光致产酸剂4、提高分辨率的途径5、光学投影平板印刷的极限结束语光学投影平版印刷与光致抗蚀剂引言晶体管引起的技术革命——集成电路；

半导体工业；

信息（IT)产业

超净高纯电子化学品。。。。光学投影平版印刷与光致抗蚀剂一、光学平板印刷术●集成电路的诞生：1947年——WilliamShockley,JohnBardeen和WalterBrattain（Bell实验室）

；晶体管1956年——诺贝尔奖1959年——JachKilby/RobertNoyce●摩尔（Moore)定律：芯片集成度每18个月翻一番；器件尺寸每3年缩小0.7倍；●摩尔定律的幕后推手：光刻技术——利用光致抗蚀剂（或称光刻胶）感光后因光化学反应而形成溶解性不同的特点，将掩模板上的图形刻制到被加工表面上。光学投影平版印刷与光致抗蚀剂一、光学平板印刷术●光学投影平版印刷术原理与工艺平板印刷概念——被印物与底板或非印物同在一个平面上；印刷时，底板以水浸湿，利用油水不沾原理，以油墨将印物印刷；光学投影平版印刷——将通过掩膜的光图案，经过光学系统，投影在涂有光致抗蚀剂的晶片上，后者发生内部反应后，经显影，刻蚀后，将掩膜图案留在晶片上一、光学平板印刷术光学投影平版印刷与光致抗蚀剂一、光学平板印刷术●光学投影平版印刷术原理

光学投影平版印刷与光致抗蚀剂一、光学平板印刷术光学投影平版印刷术工艺●利用旋涂工艺将光致抗蚀剂均匀旋涂在底板或硅片上；●套准曝光——将掩膜套准已旋涂了光致抗蚀剂的底板或硅片并曝光。●显影——用显影液浸泡，光致抗蚀剂的曝光部分被溶解掉；●刻蚀，转移——腐蚀液继续作用于显露出的底板或硅片，将图形转移到底板或硅片上；●剥去未感光的抗蚀基层。光学投影平版印刷与光致抗蚀剂一、光学平板印刷术光学投影平版印刷术原理与工艺

学投影光平版印刷与光致抗蚀剂学投影光平版印刷与光致抗蚀剂光学投影平版印刷与光致抗蚀剂一、光学平板印刷术光学投影平版印刷术材料与功能1、

底板或硅片或称硅圆片（wafer）；光学投影平版印刷的承接物——通过刻蚀，在硅片上生成集成电路；光学投影平版印刷与光致抗蚀剂光学投影平版印刷与光致抗蚀剂一、光学平板印刷术光学投影平版印刷术材料与功能2、光致抗蚀剂（photoresist）,又称光刻胶。它是由一种成膜聚合物与一种光敏化合物（phtosensitivecompound）加溶剂溶解配制而成。在紫外光作用下，光敏化合物与聚合物反应或增加其在碱性溶液（显影液）中的溶解度被洗掉（正型聚合物）；或增加其交联度，不能被非极性溶剂溶掉而留下（负型聚合物），从而将掩膜上的图案转移到硅片上。光学投影平版印刷与光致抗蚀剂一、光学平板印刷术光学投影平版印刷术材料与功能3、掩膜(ph0tomusk)——由透光衬底材料，即石英玻璃和不透光的金属铬吸收材料组成。其中铬被安置成要被转移的半导体图案(pattern).当紫外光照射时，光从透光的石英玻璃穿过，对其下的光抗蚀剂曝光光学投影平版印刷与光致抗蚀剂一、光学平板印刷术光学投影平版印刷的指标要求1、分辨率（resolution）：指光刻系统所能分辨和加工的最小线宽；分辨率越高，则可加工的线宽就越细；芯片上的晶体管数目就可能越多；2、焦深（depthoffocus）:指投影光学系统可清晰成像的尺度或距离；距离越短，则图案可缩小的倍数越大，可以把更多的图案投影、浓缩到晶片上；3、关键尺寸（criticaldimension）的控制：控制精确方可保证集成电路的性能。这与光刻胶材料的组成与性质；曝光加工工艺等紧密相关；光学投影平版印刷与光致抗蚀剂一、光学平板印刷术光学投影平版印刷的指标要求4、对准和套刻（alignmentandoverlay）精度：即在掩膜上安置铬金属图案时要控制精确；将掩膜套住或罩住硅片时同样要求十分精确。5、产出（throughout）：集成电路的发展轨迹就是两高一低，即高集成度，高产出和低成本。投影曝光工艺占整个硅片制造工艺的制造时间的40%-60%；成本占1/3！因此十分重视高产出。光学投影平版印刷与光致抗蚀剂二、光致抗蚀剂●光致抗蚀剂——又叫光刻胶；是一种物质，经过曝光后，曝光部分内部发生反应，可被碱性溶液溶去或被非极性溶剂留下的一类物质；它由成膜树脂，光敏化合物和溶剂及添加剂（表面活性剂）组成。它分正型和负型，正型抗蚀剂在曝光后，曝光部分可被碱液溶去；负型在曝光后可被非极性溶剂留下，实现显影。●对光致抗蚀剂的要求：对曝光光源敏感但不吸收；可显影；有阻容性（反差或对比度好）。光学投影平版印刷与光致抗蚀剂光学投影平版印刷与光致抗蚀剂光学投影平版印刷与光致抗蚀剂二、光致抗蚀剂●成膜树脂——对曝光光源波长的光不吸收；

可溶于有机溶剂；

可显影；

抗蚀性；

高的玻璃化温度（130-170℃）；

与基片有较好的粘结力。光学投影平版印刷与光致抗蚀剂光学投矿影平版匹印刷与胳光致抗废蚀剂二、光朗致抗蚀戚剂●感光没剂——又称光浪敏化合凶物：曝惩光后能五分解产加生活性袄物质，轧该活性宇物质与书成膜树循脂发生影反应，钳使其溶跟解性能扯发生变巴化的物甲质。——在正型抗蚁蚀剂中，时在248挽nm曝光波长凭之前为酮夸类，醌类丹；在248魂nm曝光波长秀以下为产西酸剂；——在负型抗生蚀剂中，真为自由基京发生剂，壳如叠氮化民合物光学投影狂平版印刷阔与光致抗蓄蚀剂二、光童致抗蚀厘剂●溶剂——常用的有加机溶剂，总多见“双坊亲”溶剂泻，如乙滤二醇单迫乙醚；丙二醇配单甲醚/与乙酸锻酯乙酯阀（1:1）混合眼溶剂——对成膜树浙脂不产生蛙溶胀效应阴；前烘时，累能全部整悦除。●添加剂——改进树截脂与基章板的粘婆结性能仿或改进冰其溶解乱性能；五如表面陕活性剂嫁或键合腐剂光学投浮影平版惹印刷与店光致抗慎蚀剂三、化劈燕学增幅把抗蚀剂●问题的提坡出：分辨该率不断提止高抗蚀剂对臭曝光波长春的吸收聚羟基帽苯乙烯秧树脂光敏树脂●19铜87年IBM公司伊另藤：光致弹产酸剂（phot文oaci趣dge援nera缎tor)光学投影牵平版印刷个与光致抗坟蚀剂三、化头学增幅桥抗蚀剂——反应机袍理光学投邻影平版茧印刷与固光致抗绕蚀剂三、化疗学增幅秤抗蚀剂●成膜树开脂——248n绿m：聚对敲羟基苯头乙烯及诵其衍生懒物；193n主m:聚酯环族胸丙烯酸酯灯及其共聚卡物；改变极性渠基团——提供可粘愈性光学投影诵平版印刷穷与光致抗爆蚀剂三、化顺学增幅初抗蚀剂●成膜絮树脂——改变酸裙敏部分倦：提供法成像能勾力和抗蝇蚀性光学投影冠平版印刷姿与光致抗奇蚀剂三、化炭学增幅滴抗蚀剂●成膜袖树脂——光学投影饲平版印刷玻与光致抗贞蚀剂三、化淡学增幅息抗蚀剂●光致产辅酸剂——光学投者影平版沿印刷与绘光致抗掠蚀剂三、化谋学增幅起抗蚀剂●光致聚产酸剂——苯环被市稠环替稠代；产酸效率光学投影悠平版印刷针与光致抗娇蚀剂三、化学皆增幅抗蚀叙剂●抗蚀剂耽的配制工邮艺配方（1）组成塌：成膜树湾脂100%N-羟基马丽来海松泪酸酰亚含胺磺酸竞酯产酸马剂5%乙二醇口单乙醚适量制作工艺饼：将配方灯量的成膜乒树脂和产虏酸剂加入怎计算量的科乙二醇单史乙醚中，续搅拌溶解乎为溶液。离待其充分湾溶解后，禾过滤；将级适量滤饼线离心旋涂呼于石英片衰上；将涂怕敷抗蚀剂滔的石英片闭置于100℃烘烤颜箱中，薪烘烤2min拳;膜厚约0.4-饱0.6μm。用所躲需紫外预曝光光爷源测定厨该树脂我模的紫强外吸收崇光谱；光学投影摆平版印刷筐与光致抗界蚀剂三、化晨学增幅届抗蚀剂●抗蚀闯剂的配证制工艺配方（2）组成：酰胺，雀酰亚胺碎共聚成夜膜树脂咏：15-2醒0%；2,1,施5-磺酰氯饰产酸剂4.5%净-6%；丙二醇单售甲醚/与乙酸酯筋乙酯（1:1）混合祸溶剂70%-决80%制作工艺踪蝶：在避光肝条件下，惨将成膜树喜脂和产酸盟剂溶于混乏合溶剂中疤。充分溶驻解后，用0.2嘉5μm聚四氟乖乙烯超想滤膜过充滤两次鲁；0-5℃冰箱备密封避店光保存共。在旋食涂转速并条件下或，将上钳述光刻举胶均匀药涂在单据晶硅片肯上；于90℃，前煎烘4min测膜厚为1μm；光学投影分平版印刷形与光致抗察蚀剂三、化丢学增幅划抗蚀剂●抗蚀位剂的配腥置环境——百级超净尘工房；温度23.0±0.5℃；湿度45±2%的条件中构进行；产品要密导封包装，尊避光低温嫩保存。光学投暖影平版灯印刷与抗光致抗龟蚀剂三、化学粮增幅抗蚀债剂★光致桌抗湿剂辨的性能渗检测——以成膜洪树脂为故例：●热稳定签性与耐热庄性：DSC测试；TDA测试玻食璃化温食度；●溶解性乖与碱溶性伙：显影功走能测试（泛按上述工溉艺成膜显纠影）；●成膜性酬与机械强盘度：膜厚篇，粘附力飘，机械强朴度测试；TFA等测厚仪堪；●微颗赏粒检测崭：0.1μm激光颗粒掉测定仪；●金属爪离子检河测：电叨感耦合扑等离子残质谱；●微量水联分：微量树水分测定汇仪光学投影孕平版印刷枪与光致抗震蚀剂四、提仅高分辨艰率的途腾径瑞利方惊程R=K倚1λ/NA式中——R；分辨率宾；K1：工艺因季子；λ:曝光波蛮的波长充或称工暴作波长锡；NA：光学系瓦统的数值锯孔径。光学投影锅平版印刷总与光致抗膜蚀剂四、提直高分辨详率的途斤径——●减小曝语光波的川波长。这是复业内目抓前采取袖的主要天途径。赛例如为钳了获得喝高分辨迹率，即牵获得更队细的电恩路线宽烟，已经肢由紫外招的g线（436垂nm）,i线(365代nm),到氟化氪性（248n虹m）激光，启氟化氩（193n坝m）激光并耻向F2准分子激旁光推进。吸由于光通务过掩膜后劈燕，被光学筋系统将图遇像缩小,例如4倍，因趋此，实克际成像柴，以248员nm光为例，淋即为为62n伪m。●降低工浮艺因子K1.这与各工忘艺参数，左包括光刻前胶，掩膜赶制作，套辟准工艺等援密切相关装；●增大数值砌孔径，即改进党光学系统末的缩小倍桃数。光学投影裹平版印刷取与光致抗电蚀剂五、光学脾投影曝光惕波长平板丸印刷的极尼限●曝光波再长不断变青小出现的钉问题——更短波长狼的光源；193艳nm;哀153蕉nm;裂…..新的透镜难材料；难鱼找到对光暮波不吸收兵的材料更高数字毫孔径光学芽系统：难括以加工●光学投另影曝光波列长平板印罢刷的极限瓣：0.0惩7μm——19甲3nm的极限分爆辨率：0.1μm——1饭57n烂m的极限斥分辨率威：0.0糊7μm●下一代公光刻技术哄（nex衣tg绝ene蛇rat莫ion真li景tho低gra厕phy脂):x射线；皱极紫外掌；电子贵束；离扇子束投猴影光刻光学投时影平版摩印刷与叉光致抗溜蚀剂结束语●我们面矛对着一您门庞大昨的化工绍产业：较超净高费纯电子摩化学品它包括——抗蚀剂或柿光刻胶；各种酸，盖如盐酸，钱硫酸，硝领酸，磷酸禁，氢氟酸……各种碱城，如氢悠氧化钠舟，氢氧腔化钾……各种氧排化剂，色如过氧絮化氢各种溶剂精，如水，非甲醇，乙非醇，异丙归醇……光学投幻玉影平版窗印刷与大光致抗休蚀剂结束语●它的的市场——电子化离学品市分场2010年我国电宗子化学品教市场规模连为200亿元人民竟币；吨位需叠求量大炸于500愚00吨/年；以酸类中受的磷酸,硝酸,醋酸来垮说,如能在”12.延5”末期能雕实现部泻分替代,就有约20亿美元评的产值必。——利润空是间以磷酸为眉例——目前工应业级产铜品市场落价为380居0元/吨，而村低端电屠子级磷鄙酸市场怜价为800尿0~1输200派0元/吨，高阅端电子疏级磷酸樱市场价造更是高厅达300次00元/吨以上，现即产值提狐升8～10倍！光学投唱影平版衔印刷与兵光致抗疼蚀剂结束语●它的梯市场——随着中国烫集成电路哲产业的快顾速发展，瓜对光刻胶箱的需求量崖也与日俱扔增。据统计谜中国目辽前8英寸硅粉片集成拣电路生本产厂家扭建成和灵在建共19家，产能44.2万片/月,需用248n颂m光刻胶约530吨/年，市值12亿元/年，光学投影侧平版印刷厕与光致抗边蚀剂结束语●它的门足槛——由于本土宾公司在高萍档光刻胶遗上的薄弱约现状使得素形势十分盯严峻,国产高档趣光刻胶研结究多而投眉产少，目谜前处于起损步阶段。裹光刻胶技辱术涉及化筒学化工材慎料、微电争子器件、抗光刻工艺岂等学科，很光刻胶制掀造中的关话键技术包附括配方技士术、超洁药净技术、廊超微量分壁析技术及盈应用检测尿能力，具搅有较高门