光刻膠又稱光致抗蝕劑,由感光樹(shù)脂、增感劑(見(jiàn)光譜增感染料)和溶劑三種主要成分組成的對(duì)光敏感的混合液體。感光樹(shù)脂經(jīng)光照后,在曝光區(qū)能很快地發(fā)生光固化反應(yīng),使得這種材料的物理性能,特別是溶解性、親合性等發(fā)生明顯變化。經(jīng)適當(dāng)?shù)娜軇┨幚?,溶去可溶性部分,得到所需圖像。光刻膠廣泛用于印刷電路和集成電路的制造以及印刷制版等過(guò)程。光刻膠的技術(shù)復(fù)雜,品種較多。
在半導(dǎo)體制造環(huán)節(jié),光刻膠是不可或缺的材料,其質(zhì)量和性能是影響集成電路電性、成品率及可靠性的關(guān)鍵因素。但光刻膠技術(shù)門檻高,市場(chǎng)上制程穩(wěn)定性高、工藝寬容度大、普適性強(qiáng)的光刻膠產(chǎn)品屈指可數(shù)。當(dāng)半導(dǎo)體制造節(jié)點(diǎn)進(jìn)入到100nm甚至是10nm以下,如何產(chǎn)生分辨率高且截面形貌優(yōu)良、線邊緣粗糙度低的光刻圖形,成為光刻制造的共性難題。
根據(jù)其化學(xué)反應(yīng)機(jī)理和顯影原理,可分負(fù)性膠和正性膠兩類。光照后形成不可溶物質(zhì)的是負(fù)性膠;反之,對(duì)某些溶劑是不可溶的,經(jīng)光照后變成可溶物質(zhì)的即為正性膠。利用這種性能,將光刻膠作涂層,就能在硅片表面刻蝕所需的電路圖形?;诟泄鈽?shù)脂的化學(xué)結(jié)構(gòu),光刻膠可以分為三種類型。
①光聚合型,采用烯類單體,在光作用下生成自由基,自由基再進(jìn)一步引發(fā)單體聚合,最后生成聚合物,具有形成正像的特點(diǎn)。
②光分解型,采用含有疊氮醌類化合物的材料,經(jīng)光照后,會(huì)發(fā)生光分解反應(yīng),由油溶性變?yōu)樗苄?,可以制成正性膠。
③光交聯(lián)型,采用聚乙烯醇月桂酸酯等作為光敏材料,在光的作用下,其分子中的雙鍵被打開(kāi),并使鏈與鏈之間發(fā)生交聯(lián),形成一種不溶性的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu),而起到抗蝕作用,這是一種典型的負(fù)性光刻膠。柯達(dá)公司的產(chǎn)品KPR膠即屬此類。
感光樹(shù)脂在用近紫外光輻照成像時(shí),光的波長(zhǎng)會(huì)限制分辨率(見(jiàn)感光材料)的提高。為進(jìn)一步提高分辨率以滿足超大規(guī)模集成電路工藝的要求,必須采用波長(zhǎng)更短的輻射作為光源。由此產(chǎn)生電子束、X 射線和深紫外(<250nm)刻蝕技術(shù)和相應(yīng)的電子束刻蝕膠,X射線刻蝕膠和深紫外線刻蝕膠,所刻蝕的線條可細(xì)至1μm以下。