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光刻胶产品前途无量（半导体技术天地）之南宫帮珍创作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，因此是电子信息财产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 150.1 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辨率在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。
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。
光刻胶主要技术参数的重新说明光刻胶（Photoresist）是半导体制造中不可或缺的材料，它在光刻过程中起到了至关重要的作用。
光刻胶的主要技术参数在半导体工业中被广泛使用，以确保制造过程的准确性和可靠性。
在本文中，我们将重新说明光刻胶主要技术参数的相关内容。
1. 曝光感度（Exposure Sensitivity）曝光感度是指光刻胶对特定波长的光照强度的响应能力。
曝光感度通常以mJ/cm²或μC/cm²为单位进行测量，其数值越小，表示对光的敏感程度越高。
光刻胶的曝光感度参数应根据具体的制程要求进行选择，以确保在光刻过程中能够获得所需的细节和分辨率。
2. 对比度（Contrast）对比度是指在曝光过程中所使用的光刻胶影像的清晰度和辨识度。
对比度值越高，表示胶膜上的图像与掩膜图案之间的差异越明显。
光刻胶的对比度参数对于细微图案的准确性和成像质量至关重要。
3. 显影速度（Developer Speed）显影速度是指光刻胶在显影液中被处理所需的时间。
显影速度的选择应考虑到制程的要求以及对制程的影响。
较快的显影速度可提高生产效率，但可能会牺牲一定的分辨率。
相反，较慢的显影速度可以提供更高的分辨率，但会增加制程的时间和成本。
4. 最小可分辨尺寸（Minimum Resolvable Feature Size）最小可分辨尺寸是指在光刻胶上能够清晰成像的最小尺寸。
这个参数受制于光刻机的分辨能力和光刻胶的特性。
最小可分辨尺寸的选择是根据制程要求和制程能力进行的，以确保所需的器件结构可以被精确地制造。
5. 附着力（Adhesion）附着力是指光刻胶与底层衬底材料之间的结合力。
优良的附着力可以确保光刻胶在制程过程中不会出现剥离或破裂的情况。
光刻胶的附着力参数需要与底层材料的特性相匹配，以确保制程的可靠性和稳定性。
6. 化学耐性（Chemical Resistance）化学耐性是指光刻胶在制程过程中所能够耐受的化学物质的腐蚀和影响程度。
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。
光刻胶主要技术参数
光刻胶是一种用于微电子加工中的重要材料，主要用于制作各种尺寸和形状的微小结构。
光刻胶主要技术参数包括：
1. 光刻胶的感光度。
感光度是光刻胶接受光线的能力。
与光线强度和曝光时间等因素有关。
敏感度高的光刻胶能够快速反应，减少加工时间，同时提高了微小结构的生产效率。
2. 光刻胶的分辨率。
分辨率是指光刻胶在制造过程中的能力达到所需的精度水平。
在微电子制造中，需要高精度的结构以充分利用微小的空间和增加半导体芯片的稳定性。
因此，高分辨率光刻胶能够减少加工误差，提供更精细的结构。
3. 光刻胶的粘度。
光刻胶的粘度直接影响其在微加工过程中的表现。
过高的粘度可能导致光刻胶无法均匀分布，从而影响微小结构的生产效率；而过低的粘度可能会导致过多的杂质和残留物，损害半导体芯片的性能。
4. 光刻胶的化学稳定性。
光刻胶需要通过化学处理才能完成微小结构加工，因此光刻胶的化学稳定性对于相应的制造工艺至关重要。
高质量和高稳定性的光刻胶可以在加工过程中保持稳定的性能，并提供卓
越的微小结构。
总的来说，光刻胶的主要技术参数包括其感光度、分辨率、粘度和化学稳定性等重要指标。
通过在这些方面进行优化和改进，可以生产出高质量的微小结构，同时提高生产效率，并为制造出更先进的微电子设备奠定基础。
Technical datasheetAPPLICATIONGeneral purpose positive tone photoresists featuring a special PAC (Photo Active Compound) engineered to prevent poisoning of plating solutions and extend plating bath life. Excellent substrate adhesion for wet etch applications.•Wide compatibility with electro -plating solu-tions•Safe solvent•Single coat thicknesses from 1.0 to >20µm •May be cured as a permanent dielectric in-* Contact your AZ product representative for more in-formation and special spin programs for ultra thick films.COMPANION PRODUCTSThinning/Edge Bead RemovalAZ ®EBR Solvent or AZ® EBR 70/30 DevelopersAZ ® 400K 1:3 or 1:4, AZ ® 421K, AZ Developer 1:1, AZ 340 RemoversAZ ® 300T, AZ ® 400T, AZ Kwik StripAZ® P4000 SeriesPositive Tone PhotoresistsTYPICAL PROCESSSoft Bake: 90-115C*Rehydrate: for films > 4.0µm thick Expose: 350-450nm sensitive Develop: Spray or immersionDeveloper type: Inorganic (IN) * Use higher soft bake temp. for best adhesion to metals. Ramped temperature may be required for thicker films.OPTICAL CONSTANTS*96µm gold bump plated in AZ P4620 Cyanide electro -plating solutionTYPICAL SPIN CURVES (150MM SUBSTRATE)Note: Thicker films will be coated by varying spin times and other dispense parameters (or via multiple coats). Single films above 7.0µm are not spun to equilibrium.TYPICAL AU PLATING RESULTS (CYANIDE PLATING SOLUTION; PH = 5.5)Resist: AZ P4620Thickness: 24µmDevelop: AZ 400K 1:3Plating Temp: 45CPlating Time: 50 min.Metal Thickness: 20µmStrip: AZ 400TREFERENCE PROCESS (12µM THICK AZ P4620 FILM)* Thicker films may require a ramped soft bake process to avoid bubble formation due to rapid outgassing ofsolvents. Contact your AZ product representative for ultra-thick coat and bake processing guidelines.EXPOSURE LATITUDE FOR 20µM LINES AZ P4620 AT FT = 12µM EXPOSURE LATITUDE FOR 40µM LINES AZ P4620 AT FT = 24µMABSORBANCE SPECTRA OF P4000 SERIES PHOTORESISTS (UNBLEACHED, NORMAL-IZED TO 1µM)PROCESSING P4000 AS A DIELECTRIC INSULATORAZ P4000 Series photoresists may be thermally cured after develop to form stable dielectric isolators. The die-lectric properties are cure temperature dependent as shown in the table below.EXAMPLE COATING SEQUENCE FOR 20+ µM THICK FILMSAZ P4000 SERIES FLUID VISCOSITIESDILL MODELLING PARAMETERSAPPROXIMATE EXPOSURE DOSE REQUIRE-MENT VS. FILM THICKNESS (SUSS MA -200)PROCESS CONSIDERATIONSSUBSTRATE PREPARATIONSubstrates must be clean, dry, and free of organic residues. Oxide forming substrates (Si, etc.) should be HMDS primed prior to coating AZ P4000. Contact your AZ product representative for detailed information on pre-treating with HMDS.COATINGFilms up to 8.0µm thick (depending upon wafer size) may be set and spun to equilibrium using the spin curve graphs as a reference. Thicker films require special coat programs using carefully timed spread and spin cycles. Contact your AZ products representative for additional information.SOFT BAKESoft bake times and temperatures may be application specific. Process optimization is recommended to ensure stable lithographic and adhesion performance. Soft bake temperatures for AZ P4000 should be in the 95-115C range. Temperatures towards the high end of this range will improve adhesion to most metals. Thick films may require gradual ramping of the soft bake temperature to prevent bubbling.FILM REHYDRATIONP4000 photoresist films thicker than 4.0µm require a rehydration hold between soft bake and exposure. Hold times are typically 30-60 minutes (depending upon film thickness) @ relative humidity 40 - 45%.EXPOSUREAZ P4000 is sensitive to exposure wavelengths between 310 and 450nm. 365-436nm is recommended.POST EXPOSE BAKEA PEB is not generally required for P4000 but may be employed to maximize process latitudes and to mitigate standing wave effects caused by monochromatic exposure. PEB temperatures and times may be application specific. As a general rule, PEB temperatures should be in the 100 to 115C range.DEVELOPINGSpray or immersion developing in AZ 400K series developers is recommended. AZ 400K 1:3 or AZ 421K (unbuffered) are recommended for resist film thicknesses above 12µm. AZ 400K 1:4 provides improved devel-oper selectivity for thinner films. AZ Developer 1:1 may be used in applications requiring zero etch rate on Alu-minum substrates.HARD BAKEHard baking (post develop bake) improves adhesion in wet etch or plating applications and improves pattern stability in dry etch processes. Hard bake temperatures should be in the 100 to 110C range to ensure minimal thermal distortion of the pattern. Higher temperatures may be used to cure the pattern (cross link the resin) for use as a permanent insulator.COMPATIBLE MATERIALSAZ P4000 Series materials are compatible with all commercially available lithography processing equipment. Compatible materials of construction include glass, quartz, PTFE, PFA, stainless steel, HDPE, polypropylene, and ceramic.Rev. (08/21)Products are warranted to meet the specifications set forth on their label/packaging and/or certificate of analysis at the time of shipment or for the expressly stated duration. 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光刻胶主要技术参数引言光刻胶是一种在集成电路制造过程中广泛应用的关键材料。
它起到了光刻步骤中传递图案信息的关键作用。
光刻胶的主要技术参数对于制造高质量、高精度的集成电路非常重要。
本文将对光刻胶的主要技术参数进行全面、详细、完整和深入地探讨。
光刻胶的功能和应用光刻胶是一种光敏聚合物，其主要功能是通过光刻步骤将芯片上的图案转移到光刻胶层上。
它被广泛应用于集成电路制造中的图案定义、保护剂、传感器和MEMS等领域。
光刻胶的性能和质量直接影响着芯片制造工艺的精度和可靠性。
光刻胶的主要技术参数光刻胶的主要技术参数可以分为物理性能、光敏性能、化学性能和加工性能。
1. 物理性能•粘度：光刻胶的粘度决定了它在涂覆和旋涂过程中的流动性。
合适的粘度能够确保光刻胶均匀涂覆在硅片表面，并且能够在旋涂过程中形成均匀的薄膜。
•粘附力：光刻胶的粘附力与硅片表面的亲和性密切相关。
光刻胶必须具有足够的粘附力，以确保在后续步骤中不会发生剥离或脱落。
•膜厚：光刻胶的膜厚决定了最终图案的分辨率和解析度。
薄膜能够提供更高的分辨率，但也会增加制造过程中的难度。
2. 光敏性能•灵敏度：光刻胶的灵敏度决定了它对光的响应能力。
较高的灵敏度意味着能够在较短的曝光时间内完成图案转移，从而提高制造效率。
•曝光能量范围：光刻胶的曝光能量范围表示了它在不同曝光条件下的稳定性。
光刻胶应具有适宜的曝光能量范围，以适应不同的工艺需求。
3. 化学性能•稳定性：光刻胶必须在制造过程中能够保持相对稳定的化学性质，以确保图案的准确转移和保持高度的重复性。
•温度稳定性：光刻胶在制造过程中会经历高温处理，因此需要具备较高的温度稳定性，以保持其物理和化学性质的稳定。
4. 加工性能•易于涂覆和旋涂：光刻胶应具有良好的涂覆性能和旋涂性能，以确保在制造过程中能够均匀涂覆在硅片表面，并形成均匀的薄膜。
•易于开发：光刻胶应具有较高的显影速率和良好的显影控制性能，以便在显影过程中清晰地展现出所需的图案。
pr光刻胶的成分1. 引言PR（Positive Resist）光刻胶是一种在微电子制造过程中广泛使用的关键材料。
它是一种特殊的光敏物质，能够在光照下发生化学变化，并形成微细的图案。
在光刻工艺中，PR光刻胶作为光刻层的一部分，起着将电路图案转移到硅片表面的重要作用。
本文将深入探讨PR光刻胶的成分以及其在微电子制造中的应用。
2. PR光刻胶的成分PR光刻胶主要由以下几个基本组分组成：2.1 光敏剂光敏剂是PR光刻胶中最关键的成分之一，它能够吸收紫外线或可见光，并在光照下发生化学变化。
常见的光敏剂有二氧化三苯基丙烯酸酯（DNQNovolac）和双噻吩烷酮（Diazonaphthoquinone）。
通过选择不同种类的光敏剂，可以实现不同波长范围内的光刻胶。
2.2 树脂树脂是PR光刻胶中另一个重要的成分，它在光刻过程中承担着传输和固化光刻图案的作用。
树脂通常由苯酚醛酚胺型的热固性树脂构成，如甲醛树脂和酚醛树脂。
树脂的选择和配比对于光刻胶的分辨率、对比度和机械性能等方面具有重要影响。
2.3 溶剂溶剂是PR光刻胶的溶解介质。
它能够将光敏剂和树脂以适当的浓度混合，形成均匀的溶液，加工性能良好。
常用的溶剂有甲基异丙基酮（Methyl Isobutyl Ketone，简称MIBK）和丙酮等有机溶剂。
2.4 辅助添加剂为了提高光刻胶的性能和稳定性，通常会向PR光刻胶中添加一些辅助添加剂。
这些添加剂主要包括增溶剂（如NH4OH）、增稠剂（如低聚硅氧烷）、增稳剂（如硝酸）、防反应剂和抗污染剂等。
它们在光刻胶中起到调节溶解度、改善成膜性能和防止污染等作用。
3. PR光刻胶在微电子制造中的应用PR光刻胶在微电子制造中有着广泛的应用。
以下是几个主要的应用领域：3.1 芯片制造PR光刻胶在芯片制造中用于制作互连电路和孔洞。
先将光刻胶涂覆在硅片表面，然后通过光刻机将芯片图案转移到光刻胶上。
接着进行显影和腐蚀等工艺步骤，最终得到所需的芯片结构。
pr光刻胶的成分
PR光刻胶是一种常见的半导体制造中使用的材料。
PR光刻胶主要由以下几种成分组成：光刻胶单体、光引发剂和溶剂。
光刻胶单体是PR光刻胶的主要成分，占光刻胶总量的70-85%。
光刻胶单体是指具有较高的分子量、高度纯净的单体化合物。
在PR光刻胶中，光刻胶单体起着关键的作用，它可以通过光刻过程的化学反应来形成图案。
光刻胶单体的种类很多，包括丙烯酸、苯乙烯、环氧、酚醛等。
光引发剂是PR光刻胶的另一个重要成分，它可以使光刻胶单体发生聚合反应。
光引发剂可以分为两类：辐射引发剂和化学引发剂。
辐射引发剂可以吸收紫外线、电子束和X射线等辐射能量，使其光化学反应活性增加，从而促进光刻胶单体的聚合反应。
常用的光引发剂有三氯化钴、二甲苯基二芳基碳酰亚胺等。
溶剂是PR光刻胶的第三种主要成分。
光刻胶单体和光引发剂需要被稀释才可以制成粘液状物质，这时需要用到溶剂。
溶剂不仅可以使光刻胶单体保持流动性，还可以控制PR光刻胶的黏度。
在选择溶剂时，需要考虑光刻胶单体的类型和其在特定的光刻过程中所需的分辨率和灵敏度。
常见的溶剂有甲苯、顺式二甲苯、丙酮等。
总之，PR光刻胶是一种复杂的化学物质，其成分包括光刻胶单体、光引发剂和溶剂等。
这些成分的比例和性质对制备高质量的半导体芯片至关重要。
随着半导体工艺的不断发展，PR光刻胶的配方和成分也在不断的调整和改进。
因此，PR光刻胶的制备和应用是半导体制造中一个不断演变的领域，始终处于不断的改进与发展之中。
光刻胶简介又称光致抗蚀剂，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）。
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。
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。
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），最常见的是重氮萘醌（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。
