正性光刻胶与5mask简介

在半导体制造过程中，mask是至关重要的工具，它用于在半导体晶片的制作过程中进行多次光刻，从而定义电路的结构。

不同的节点对mask有不同的要求，这些要求包括但不限于分辨率、光学特性和耐蚀性。

本文将对半导体中各节点对mask的要求进行详细介绍。

一、分辨率要求在半导体制造中，分辨率是指mask上能够清晰显示的最小细节尺寸。

分辨率的要求随着制程工艺的不断进步而不断提高，当前主流的制程工艺已经达到了10纳米的分辨率。

对于mask的分辨率要求非常严格，必须能够精确地复制微纳米级别的图形。

二、光学特性要求mask在光刻过程中起到了光学投影的作用，因此其光学特性对最终的半导体晶片质量有着直接的影响。

mask需要具有良好的透光性，光刻机在曝光时需要将图形完整地投影到光刻胶上，透光性不佳的mask会导致图形模糊或失真。

mask的反射率也是一个重要的光学特性，需要能够在光刻过程中准确地控制光的反射，以确保曝光的准确性和稳定性。

三、耐蚀性要求在半导体制造过程中，mask会经历多次化学腐蚀和清洗，因此其耐蚀性是一个至关重要的要求。

mask的材料必须能够在化学腐蚀的环境下保持稳定，不受到腐蚀的影响，并且在清洗后能够恢复到原始的平整状态，以确保下一次的光刻质量。

四、平整度要求在半导体制造中，mask的平整度也是一个重要的要求。

由于mask需要与光刻胶和硅片接触，因此其表面必须要足够平整，以确保光刻胶的均匀分布和图形的完整复制。

平整度也与mask的寿命有直接关系，平整度不佳的mask容易在使用过程中产生损坏和磨损。

五、工艺要求除了以上的基本要求外，不同节点对mask还有一些特殊的工艺要求。

对于金属层的mask，在制造过程中需要特殊的金属镀膜工艺，以确保金属层的导电性和耐蚀性。

而对于高分辨率的mask，则需要采用更加复杂的激光刻蚀工艺，以确保图形的清晰度和精度。

半导体中各节点对mask的要求是非常严格的，需要在分辨率、光学特性、耐蚀性、平整度和工艺等方面都能够满足最高标准。

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。

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。

光刻胶参数及光刻工艺1、正性光刻胶RZJ-304●规格RZJ-304：25mpa·s，50mpa·s（粘稠度），配用显影液：RZX-3038●匀胶曲线注：粉色为50cp，蓝色为25cp●推荐工艺条件①涂布：23℃，旋转涂布，膜厚1.0～3.5μm②前烘：热板100℃×90sec③曝光：50～75mj/cm2（计算方法:取能量60mj/cm2取光强400×102um/cm2，则60/40=1.5s）④显影：23℃，RZX-3038，1min，喷淋或浸渍⑤清洗：去离子水30sec⑤后烘：热板120℃×120sec●规格S1813，配用显影液为ZX-238●匀胶曲线●推荐工艺条件1（以具体工艺为参考）①涂布：23℃，旋转涂布，膜厚1.23um（1.1～1.9μm）②前烘：热板115℃×60sec③曝光：150mj/cm2④显影：21℃，ZX-238，65sec，喷淋或浸渍⑤清洗：去离子水30sec⑥后烘：热板125℃×120sec●规格AZ-5214，配用显影液AZ-300●匀胶表格（单位：微米）●推荐工艺条件1（以具体工艺为参考）①涂布：23℃，旋转涂布，膜厚1.47um（1.14～1.98μm）②前烘：热板100℃×90sec③曝光：240mj/cm2④后烘：115℃×120sec⑤泛曝光：>200mj/cm2⑥显影：21℃，AZ-300，60sec，喷淋或浸渍⑦清洗：去离子水30sec⑧坚膜：热板120℃×180sec注意：紧急救护措施（对于光刻胶）①吸入：转移至空气新鲜处，必要时进行人工呼吸或就医。

②皮肤接触：肥皂水清洗后自来水清洗。

③眼睛接触：流动清水清洗15分钟以上，必要时就医。

光刻胶知识⼤全光刻胶知识⼤全光刻胶（Photo Resist）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发⽣变化。

⼀般光刻胶以液态涂覆在硅⽚表⾯上，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表⾯的氧化层中；b、在后续⼯序中，保护下⾯的材料（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，离⼼⼒把溶液甩到表⾯的所有地⽅。

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，包括红，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、分辨率（resolution）。

区别硅⽚表⾯相邻图形特征的能⼒。

⼀般⽤关键尺⼨（CD，Critical Dimension）来衡量分辨率。

形成的关键尺⼨越⼩，光刻胶的分辨率越好。

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，分辨率越好。

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。

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。

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。

光刻工艺过程光刻胶的种类虽然很多,使用主艺条件依光刻胶的品种不同而有很大的不同,但大体可遵从如下步骤：a.基片处理：该工序包括脱脂清洗、高温处理等部分,有时还需涂粘附增强剂进行表面改性处理。

脱脂一般采用溶剂或碱性脱脂剂进行清洗,然后再用酸性清洗剂清洗,最后用纯水清洗。

高温处理通常是在150-160℃对基片进行烘烤去除表面水分。

粘附增强剂的作用是将基片表面亲水性改变为憎水性, 便于光刻胶的涂布, 增加光刻胶在基片上的粘附性电。

b.涂胶：光刻胶的涂布方式有旋转涂布、辗涂、浸胶及喷涂等多种方式。

在电子工业中应用较多的是旋转涂布。

该方式的涂胶厚度一般取决于光刻胶的粘度及涂胶时的转速。

膜厚-转速曲线是光刻胶的一个重要特性。

c.前烘：前烘的目的是为了去除胶膜中残存的溶剂,消除胶膜的机械应力。

在电子工业中烘烤方式通常有对流烘箱和热板两种。

前烘的温度和时间根据光刻胶种类及胶膜的厚度而定。

以北京化学试剂研究所BN308系列紫外负性光刻胶为例,当胶膜厚度为1-2μm时,对流烘箱，70-80℃，20min；热板，100℃，1min。

d.曝光：正确的曝光量是影响成像质量的关键因素。

曝光不够或曝光过度均会影响复制图形的再现性。

曝光宽容度大有利于光刻胶的应用。

光刻胶的曝光量同样取决于光刻胶的种类及膜厚。

以BN308系列负胶为例,当膜厚为1-2μm时,曝光20-30mJ/cm2e.中烘：曝光后显影前的烘烤,对于化学增幅型光刻胶来说至关重要,中烘条件的好坏直接关系到复制图形的质量。

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。

MASK介绍与曝光机原理MASK（MAsk）是半导体制造领域中的一种关键设备，用于制造微电子器件中的光刻胶模板，其制作工艺与原理非常复杂。

曝光机（Exposure System）则是MASK的一个重要组成部分，主要用于将MASK上的图案转移到半导体晶片上。

本文将就MASK的原理与曝光机的原理进行详细介绍。

MASK是由一块高精度的石英玻璃基板上涂覆光刻胶形成的模板，其上镀有金属反射层和设计图案。

MASK的制作通常需要通过光刻技术来实现，过程包括杰诺夫投影曝光、开发、清洗等步骤。

通过MASK上设计的图案布局，可以将光刻胶的开发区域限定在特定的位置，从而形成所需的光刻胶模板。

MASK的关键之处在于图案的精密性和分辨率。

制作高精度MASK的关键是保持良好的光学性能，如反射率、色差等。

MASK的制作过程需要高精度的光刻机，其中光刻机是一种使用高度准直的紫外线光束对MASK上的图案进行曝光的设备。

曝光机是MASK制作过程中的核心设备之一、它采用了光刻技术中的杰诺夫投影曝光方法，实现将MASK上的图案转移到半导体晶片上的目的。

曝光机主要包括照明系统、投射系统和控制系统三部分。

照明系统是曝光机中的关键组件，它提供了用于曝光的光源。

通常使用的光源是紫外线光源，如放大氙灯、氙灯阵列等。

照明系统需要提供高亮度、稳定性好的光源，以确保MASK上的图案能够被准确地转移到半导体晶片上。

投射系统是曝光机中的另一个重要组成部分，它用于将MASK上的图案通过光学元件投射到半导体晶片上。

投射系统主要包括衍射光学元件、透镜、准直器等。

这些光学元件的精度和稳定性对于保证曝光的精确性非常重要。

控制系统则负责控制曝光机的各个部分，以确保整个曝光过程的准确性和稳定性。

控制系统需要根据MASK上的图案和半导体晶片的要求，实时调节照明系统和投射系统的参数，以确保曝光的质量和准确度。

总之，MASK是制造微电子器件的关键设备之一，用于制作光刻胶模板，其制作过程非常复杂。

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。