光刻胶前期调研报告

目录

目录 (1)

一、什么是光刻胶 (3)

二、光刻胶的分类 (3)

三、光刻胶的基本组成和技术参数 (3)

四、光刻胶的发展及应用 (6)

五、国内光刻胶的现状和应用 (8)

六、相关技术资料 (9)

1.液态光成像阻焊油墨（供借鉴） (9)

2.UV可剥性涂料（供借鉴） (9)

3.重氮萘醌磺酸酯-酚醛树脂正性光致抗蚀剂的制备与性质（供借鉴） (10)

4.一种新型I-线化学增幅型光致抗蚀剂材料的制备和性质（供借鉴） (10)

5.一种可以正负互用的水型化学增幅抗蚀剂的研究（供借鉴） (11)

6.酚醛感光材料的研究材料（供借鉴） (12)

7.鎓盐光产酸剂和增感染料的化学增幅型i-线正性光致抗蚀剂 (13)

8.LCD正型光致刻蚀剂感光树脂的研制 (13)

9.酚醛环氧丙烯酸光敏树脂的合成及应用 (14)

10.硫杂蒽酮衍生物对聚乙烯醇肉桂酸酯光增感作用的研究 (14)

七、市场上的产品介绍 (14)

1.北京恒业中远化工有限公司 (15)

聚乙烯醇肉桂酸酯类负型光致抗蚀剂 (15)

双叠氮-环化橡胶负性光致抗蚀剂（环化橡胶类负型光致抗蚀剂） (15)

聚乙二醇亚肉桂基丙二酸酯负型光刻胶 (15)

邻重氮萘醌类正型光刻胶 (15)

2.北京赛米莱德贸易有限公司 (16)

3.苏州瑞红电子化学品有限公司 (16)

4.苏州锐材半导体有限公司 (17)

5.国外G,H,I线光刻胶 (17)

6.瑞士SU-8光刻胶 (17)

八、信利具体的使用工艺参数及要求 (18)

九、初步方案(待深入分析) (18)

1.丙烯酸基光刻胶 (18)

2.聚乙烯醇肉桂酸酯类负型光致抗蚀剂 (18)

3.聚酯类类负性光刻胶 (19)

4.环化橡胶类负性光刻胶 (19)

5.邻重氮萘醌类正型光刻胶 (19)

一、什么是光刻胶

光刻胶，又称光致抗蚀剂，具有光化学敏感性，在光的照射下溶解度发生变化，一般以液态涂覆在半导体、导体等基片表面上，曝光烘烤后成固态，它可以实现从掩膜版到基片上的图形转移，在后续的处理工序中保护基片不受侵蚀，是微细加工技术中的关键材料。

它是集成电路制造的关键材料，主要应用于分立器件、集成电路（IC）、平板显示（FPD、LCD、PDP）、LED等。随着国内芯片制造业的迅速发展，本土化需求将越来越大。

二、光刻胶的分类

根据光刻胶按照如何响应紫外光的特性可以分为两类光刻胶分为正胶和负胶，正胶即曝光显影后可溶于显影液；负胶即曝光显影后不可溶于显影液。

负性光刻胶，最早使用，一直到20世纪70年代。其曝光区域发生交联，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；显影时发生变形和膨胀，所以只能用于2μm的分辨率。

正性光刻胶，正性光刻胶的曝光区域更加容易溶解于显影液。特性：分辨率高、台阶覆盖好、对比度好；粘附性差、抗蚀刻能力差、高成本。

其中负胶包括环化橡胶体系负胶及化学放大型负胶（主体树脂不同，作用原理不同）；正胶包括传统正胶（DNQ-Novlac体系）和化学放大光刻胶（CAR）。

因此，根据光刻胶能形成图形的最小光刻尺寸来分：传统光刻胶和化学放大光刻胶。传统光刻胶适用于I线（365nm）、H线（405nm）和G线（436nm），关键尺寸在0.35μm及其以上。化学放大光刻胶（CAR）适用于深紫外线（DUV）波长的光刻胶，KrF（248nm）和ArF（193nm）。

三、光刻胶的基本组成和技术参数

随着IC特征尺寸亚微米、深亚微米方向快速发展，现有的光刻机和光刻胶已无法适应新的光刻工艺要求。光刻机的曝光波长也在由紫外谱g线(436nm) →i 线(365nm) →248nm→193nm→极紫外光(EUV)→ X射线，甚至采用非光学光刻（电子束曝光、离子束曝光），光刻胶产品的综合性能也必须随之提高，才能符合集成工艺制程的要求。

光刻胶制造中的关键技术包括：配方技术、超洁净技术、超微量分析技术及应用检测能力。制程特性要求有：涂布均匀性、灵敏度、分辨率及制程宽容度等。

1.光刻胶的组成

光刻胶主要组成如下：树脂、感光剂、溶剂。其中树脂是一种有机聚合物，他的分子链长度决定了光刻胶的许多性质，长链能增加热稳定性，增加抗腐蚀能力，降低曝光部分的显影速度，而短链能增加光刻胶与基底间的吸附，因此一般光刻胶树脂的长度为8-20个单体。其中感光剂，对于正性光刻胶，感光剂在曝光后发生化学反应，增加了树脂在显影液中的溶解度，从而使曝光部分在显影过程中被冲洗掉；对于负性光刻胶，感光剂在曝光后诱导树脂分子发生交联，使曝光部分不被显影液溶解。其中溶剂保持光刻胶的流行性，因此通过甩胶能够形成非常薄的光刻胶。

传统光刻胶分为正性光刻胶和负性光刻胶，其中负性光刻胶，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，在紫外曝光后，DNQ在光刻胶中化学分解，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。这种曝光反应会在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辨率。

化学放大光刻胶，树脂是具有化学基团保护的聚乙烯（PHS），有保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发生光化学反应会产生一种酸，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保护基团移走，从而使曝光区域的光刻胶由原来不溶于水转变为高度溶于以水为主要成分的显影液。

2.光刻胶的主要技术参数

（1）分辨率，通常用关键尺寸（CD）来衡量，CD越小，光刻胶的分辨率越高。同时，光刻胶的厚度会影响分辨率，当CD比光刻胶的厚度小很多时，光刻胶高台会塌陷，产生光刻图形的变形。光刻胶中树脂的分子量会影响到刻线的平整度，用小分子代替聚合物会得到更高的极限分辨率。另外，在化学放大光刻胶中，光致产酸剂的扩散会导致图形的模糊，降低分辨率。

（2）对比度，指光刻胶曝光区到非曝光区侧壁的陡峭程度，对比度越大，图形分辨率越高。

（3）敏感度，对于某一波长的光，要在光刻胶上形成图形需要的最小能量密度值成为曝光的最小剂量，单位mJ/cm，通常最小剂量的倒数就是灵敏度，它