光刻胶低介电常数材料抗反射膜材料ppt课件
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光刻胶低介电常数材料抗反射膜材料ppt课件
生反射而添加染色剂等。
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：
✓ 负性光刻胶。最早使用，一直到20世纪70年代。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。20世纪70年代，有负性转用正性。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、抗刻蚀能力差、高 成本。
掩膜板制作
化学放大光刻胶（波长：248nm, 193nm）
树脂是具有化学基团保护的聚乙烯。有保护团的树脂不溶于水；感光剂是光酸 产生剂，光刻胶曝光后，在曝光区的光酸产生剂发生光化学反应会产生一种酸。该 酸在曝光后热烘时，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。
低介电常数材料的理想标准
一般意义 电学特性
无环境污染 低K值（K<3）
市场化 低成本
低损耗 低漏电流
化学特性
耐腐蚀性，暴露 在酸、碱或剥离 溶液中时，材料 不变化。
高憎水性（在 100%湿度下，吸 湿<1%）
不侵蚀金属
热学特性
高热稳定性 Tg>400℃
热扩散系数 <50ppm/℃ 低热胀率
机械特性
整个半导体行业仍然在遵循着摩尔定律继续往前发展，系统级芯片（SoC）和 系统级封装（SiP）两大引擎推动着芯片和封装的持续精细化，化学放大光刻技术 会越来越显示出其重要的作用。
中国化学放大光刻胶市场现状和趋势
从国内的相关产业对光刻胶的需求量看，目前主要还是以紫外光刻胶 的用量为主，其中中小规模和大规模集成电路企业、分立器件生产企业对 于紫外负性光刻胶的需求总量分别达到100吨/年~150吨/年；用于集成电路、 液晶显示的紫外正性光刻胶及用于LED显示的紫外正负性光刻胶需求总量 在700吨/年~800吨/年之间。
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：
✓ 负性光刻胶。最早使用，一直到20世纪70年代。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。20世纪70年代，有负性转用正性。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、抗刻蚀能力差、高 成本。
掩膜板制作
化学放大光刻胶（波长：248nm, 193nm）
树脂是具有化学基团保护的聚乙烯。有保护团的树脂不溶于水；感光剂是光酸 产生剂，光刻胶曝光后，在曝光区的光酸产生剂发生光化学反应会产生一种酸。该 酸在曝光后热烘时，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。
低介电常数材料的理想标准
一般意义 电学特性
无环境污染 低K值（K<3）
市场化 低成本
低损耗 低漏电流
化学特性
耐腐蚀性，暴露 在酸、碱或剥离 溶液中时，材料 不变化。
高憎水性（在 100%湿度下，吸 湿<1%）
不侵蚀金属
热学特性
高热稳定性 Tg>400℃
热扩散系数 <50ppm/℃ 低热胀率
机械特性
整个半导体行业仍然在遵循着摩尔定律继续往前发展，系统级芯片（SoC）和 系统级封装（SiP）两大引擎推动着芯片和封装的持续精细化，化学放大光刻技术 会越来越显示出其重要的作用。
中国化学放大光刻胶市场现状和趋势
从国内的相关产业对光刻胶的需求量看，目前主要还是以紫外光刻胶 的用量为主，其中中小规模和大规模集成电路企业、分立器件生产企业对 于紫外负性光刻胶的需求总量分别达到100吨/年~150吨/年；用于集成电路、 液晶显示的紫外正性光刻胶及用于LED显示的紫外正负性光刻胶需求总量 在700吨/年~800吨/年之间。
[工学]第8章光刻胶电子科大mems课件
![[工学]第8章光刻胶电子科大mems课件](https://img.taocdn.com/s3/m/d00a0c7449649b6649d74736.png)
第 8 章 光刻胶
光刻胶也称为 光致抗蚀剂（Photoresist，P. R.）。
8.1 光刻胶的类型
一、光刻胶的类型 凡是在能量束（光束、电子束、离子束等）的照射下，以 交联反应为主的光刻胶称为 负性光刻胶，简称 负胶。 凡是在能量束（光束、电子束、离子束等）的照射下，以 降解反应为主的光刻胶称为 正性光刻胶，简称 。
通常负胶的灵敏度高于正胶。
灵敏度曲线（对比度曲线）
未反应的归一化膜厚
1.0
0.5
0
D0
入射剂量 （C/cm2）
D100
2、分辨率
光刻工艺中影响分辨率的因素有：光源、曝光方式 和 光刻
胶本身（包括灵敏度、对比度、颗粒的大小、显影时的溶胀、 电子散射等）。通常正胶的分辨率要高于负胶。
下面讨论分辨率与灵敏度的关系。当入射电子数为 N 时，
例如，负性电子束光刻胶 COP 的 S = 0.3×10-6 C/cm2，则 其 Wmin = 0.073 m 。若其灵敏度提高到 S = 0.03×10-6 C/cm2 ， 则其 Wmin 将增大到 0.23 m 。
3、对比度
对比度的定义为
lg
D100 D0
1
D0
D100
对比度是上图中对数坐标下曲线的斜率，表示光刻胶区分
由于随机涨落，实际入射的电子数在 N N 范围内。为保证
出现最低剂量时不少于规定剂量的 90%，也即 N N10%。
由此可得 Nmin100。因此对于小尺寸曝光区，必须满足
S q
(W m in ) 2
N min
W min
qN min 10 q
S
S
Wmin
qNmin 10 q
S
光刻胶也称为 光致抗蚀剂（Photoresist，P. R.）。
8.1 光刻胶的类型
一、光刻胶的类型 凡是在能量束（光束、电子束、离子束等）的照射下，以 交联反应为主的光刻胶称为 负性光刻胶，简称 负胶。 凡是在能量束（光束、电子束、离子束等）的照射下，以 降解反应为主的光刻胶称为 正性光刻胶，简称 。
通常负胶的灵敏度高于正胶。
灵敏度曲线（对比度曲线）
未反应的归一化膜厚
1.0
0.5
0
D0
入射剂量 （C/cm2）
D100
2、分辨率
光刻工艺中影响分辨率的因素有：光源、曝光方式 和 光刻
胶本身（包括灵敏度、对比度、颗粒的大小、显影时的溶胀、 电子散射等）。通常正胶的分辨率要高于负胶。
下面讨论分辨率与灵敏度的关系。当入射电子数为 N 时，
例如，负性电子束光刻胶 COP 的 S = 0.3×10-6 C/cm2，则 其 Wmin = 0.073 m 。若其灵敏度提高到 S = 0.03×10-6 C/cm2 ， 则其 Wmin 将增大到 0.23 m 。
3、对比度
对比度的定义为
lg
D100 D0
1
D0
D100
对比度是上图中对数坐标下曲线的斜率，表示光刻胶区分
由于随机涨落，实际入射的电子数在 N N 范围内。为保证
出现最低剂量时不少于规定剂量的 90%，也即 N N10%。
由此可得 Nmin100。因此对于小尺寸曝光区，必须满足
S q
(W m in ) 2
N min
W min
qN min 10 q
S
S
Wmin
qNmin 10 q
S
光刻胶、低介电常数材料、抗反射膜材料讲解
光刻胶的组成
a. 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）； b. 感光 剂，感光剂对光能发生光化学反应； c. 溶剂（Solvent）-- 保持光刻胶的液体状态，使之具有良好的流动性；
d. 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。
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：
负性光刻胶。最早使用，一直到20世纪70年代。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。20世纪70年代，有负性转用正性。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、抗刻蚀能力差、高 成本。
集成电路制作技术是半导体制造业的关键工艺，而光刻工艺是集成电路制作的驱动
力。其中光刻胶的发展便决定了光刻工艺的发展，并相应地推动着整个半导体行业 的快速发展。从成本上讲，光刻工艺占整个硅片加工成本的三分之一，决定光刻工 艺效果的光刻胶约占集成电路材料总成本的4%左右。
光刻胶的主要技术参数
a. 分辨率 - 区别硅片表面相邻图形特征的能力。一般用关键尺寸来衡量分辨率。 形成的关键尺寸越小，光刻胶的分辨率越好。 b. 对比度 - 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 - 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。光刻胶 的敏感性对于深紫外光、极深紫外光等尤为重要。 d. 粘滞性/黏度 - 衡量光刻胶流动特性的参数。 e. 粘附性 - 表征光刻胶粘着于衬底的强度。光刻胶的粘附性不足会导致硅片表面 的图形变形。光刻胶的粘附性必须经受住后续工艺。 f. 抗蚀性 - 光刻胶必须保持它的粘附性，在后续的刻蚀工序中保护衬底表面。耐 热稳定性、抗刻蚀能力和抗离子轰击能力。
光刻胶及光刻工艺流程 ppt课件
添加剂：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。
光刻胶的主要技术参数
分辨率（resolution）：是指光刻胶可再现图形的最小尺寸。一般用 关键尺寸来（CD，Critical Dimension）衡量分辨率。 对比度（Contrast）：指光刻胶从曝光区到非曝光区过渡的陡度。 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mJ/cm2。 粘滞性/黏度 （Viscosity）：衡量光刻胶流动特性的参数。光刻胶中 的溶剂挥发会使粘滞性增加。
➢ 化学放大光刻胶（CAR，Chemical Amplified Resist） 适用于深紫外光（DUV），KrF 准分子激光248nm和 ArF准分子激 光193nm。
光刻胶的主要应用领域
模拟半导体 Analog Semiconductors 发光二极管 LED = Light-Emitting Diode 微电子机械系统 MEMS=Micro Electro Mechanical System 太阳能光伏 Solar PV 微流道和生物芯片 Microfluidics & Biochips 光电子器件/光子器件 Optoelectronics/Photonics 封装 Packaging
➢ 正胶（Positive Photo Resist）：曝光前对显影液不可溶，而曝光 后变成了可溶的，能得到与掩模板遮光区相同的图形。
➢ 负胶（Negative Photo Resist）：反之。
掩模板
PR
氧化膜
wafe rΒιβλιοθήκη 正胶曝光显影
负胶
光刻胶的分类
优点 分辨率高、对比度好 正胶 缺点 粘附性差、抗刻蚀能力差、高成本
光刻胶的主要技术参数
分辨率（resolution）：是指光刻胶可再现图形的最小尺寸。一般用 关键尺寸来（CD，Critical Dimension）衡量分辨率。 对比度（Contrast）：指光刻胶从曝光区到非曝光区过渡的陡度。 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mJ/cm2。 粘滞性/黏度 （Viscosity）：衡量光刻胶流动特性的参数。光刻胶中 的溶剂挥发会使粘滞性增加。
➢ 化学放大光刻胶（CAR，Chemical Amplified Resist） 适用于深紫外光（DUV），KrF 准分子激光248nm和 ArF准分子激 光193nm。
光刻胶的主要应用领域
模拟半导体 Analog Semiconductors 发光二极管 LED = Light-Emitting Diode 微电子机械系统 MEMS=Micro Electro Mechanical System 太阳能光伏 Solar PV 微流道和生物芯片 Microfluidics & Biochips 光电子器件/光子器件 Optoelectronics/Photonics 封装 Packaging
➢ 正胶（Positive Photo Resist）：曝光前对显影液不可溶，而曝光 后变成了可溶的，能得到与掩模板遮光区相同的图形。
➢ 负胶（Negative Photo Resist）：反之。
掩模板
PR
氧化膜
wafe rΒιβλιοθήκη 正胶曝光显影
负胶
光刻胶的分类
优点 分辨率高、对比度好 正胶 缺点 粘附性差、抗刻蚀能力差、高成本
《光刻过程图片解说》PPT课件
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10
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11
光刻机
IC制造中最关键的步骤 IC 晶圆中最昂贵的设备 最有挑战性的技术 决定最小特征尺寸
接触式光刻机 接近式光刻机 投影式光刻机 步进式光刻机
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12
接触式光刻机
设备简单 70年代中期前使
用 分辨率:有微米
级的能力 掩膜版和硅片直
接接触,掩膜版 寿命短
等
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45
检查
如果硅片检查合格，将会流出光刻模块， 进入下一道工艺
刻蚀或离子注入
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47
目前新技术
相移掩膜 浸没式光刻
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48
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49
浸没式光刻
是目前领域最有趣的问题 非常有前景 193 nm浸没式光刻技术已在2006年投入使
用 利用水提高分辨率
IC制程中最重要的模块,是集成电路中关键的工艺技术最 早的构想来源于印刷技术中的照相制版。光刻技术最早于
1958年开始应用，并实现了平面晶体管的制作。
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3
光刻的一般要求
图形的分辨率高 光刻胶敏感度高 层间对准精密高 缺陷密度低
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4
光刻胶
开始于印刷电路 1950年起应用于半导体工业 是图形工艺的关键 有正胶和负胶两种 光敏材料 均匀涂布在硅片表面 用曝光的方法转移设计图形到光刻胶上 类似于光敏材料涂布在照相用的底片上
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23
光刻工艺－前处理
防止显影时光刻胶脱离硅片表面 通常和前烘一起进行 匀胶前硅片要冷却
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片冷却
匀胶前硅片需冷却 硅片在冷却平板上冷却 温度会影响光刻胶的黏度
光刻胶、低介电常数材料、抗反射膜材料综述
化学放大光刻胶（续）
化学放大光刻胶是当今光刻胶市场的主流，整个国际市场2011年的数据表明， 单单ArF,193nm干法，ArF,193nm浸湿法就贡献了整个半导体行业的40%的份额。 整个半导体行业仍然在遵循着摩尔定律继续往前发展，系统级芯片（SoC）和 系统级封装（SiP）两大引擎推动着芯片和封装的持续精细化，化学放大光刻技术 会越来越显示出其重要的作用。 国外的化学放大光刻胶的主要供应商有：AZ Electronic Materials, Dow
中国化学放大光刻胶市场现状和趋势
从国内的相关产业对光刻胶的需求量看，目前主要还是以紫外光刻胶 的用量为主，其中中小规模和大规模集成电路企业、分立器件生产企业对 于紫外负性光刻胶的需求总量分别达到100吨/年~150吨/年；用于集成电 路、液晶显示的紫外正性光刻胶及用于LED显示的紫外正负性光刻胶需求 总量在700吨/年~800吨/年之间。
集成电路制作技术是半导体制造业的关键工艺，而光刻了光刻工艺的发展，并相应地推动着整个半导体行业 的快速发展。从成本上讲，光刻工艺占整个硅片加工成本的三分之一，决定光刻工 艺效果的光刻胶约占集成电路材料总成本的4%左右。
光刻胶的主要技术参数
a. 分辨率 - 区别硅片表面相邻图形特征的能力。一般用关键尺寸来衡量分辨率。 形成的关键尺寸越小，光刻胶的分辨率越好。 b. 对比度 - 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 - 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。光刻胶 的敏感性对于深紫外光、极深紫外光等尤为重要。 d. 粘滞性/黏度 - 衡量光刻胶流动特性的参数。 e. 粘附性 - 表征光刻胶粘着于衬底的强度。光刻胶的粘附性不足会导致硅片表面 的图形变形。光刻胶的粘附性必须经受住后续工艺。 f. 抗蚀性 - 光刻胶必须保持它的粘附性，在后续的刻蚀工序中保护衬底表面。耐 热稳定性、抗刻蚀能力和抗离子轰击能力。
第8章 光刻胶
势 能
S3 T1 S1 S2
EA(S1) = 16Kcal
S0
88Kcal
72Kcal EA(S0) = 38Kcal RN 与 N2 的间距
Microelectronic Fabrication & MEMS Technology
14
感光分子吸收λ= 365 nm 的光能（ 72 Kcal ）后 ，电子从基 态 S0 跃迁到第一激发态 S1 ，激活能由 EA(S0) = 38 Kcal 降为 EA(S1) = 16 Kcal ，反应速度加快。 感光分子吸收λ= 300 nm 的光能（88 Kcal）后，电子跃迁 到第二激发态 S2 ，此态的谷底势能恰好与 S1 态当 RN - N2 分解 时的势能相当，且 S2 与 S1 态的曲线在图左侧有相交之处，因此 电子可从 S2 态跃迁到 S1 态并立即反应。所以用λ= 300 nm 的光
比度大于 1。
通常正胶的对比度要高于负胶。
Microelectronic Fabrication & MEMS Technology 8
光进入光刻胶后，其强度按下式衰减
I ( z ) I 0 e z
式中，α为光刻胶的光吸收系数。设 TR 为光刻胶的厚度，则可 定义光刻胶的 光吸收率 为
T I I ( z ) d z 0 1 e A 0 1 TR
第 8 章 光刻胶
光刻胶也称为 光致抗蚀剂（Photoresist，P. R.）。
8.1 光刻胶的类型
一、光刻胶的类型
凡是在能量束（光束、电子束、离子束等）的照射下，以
交联反应为主的光刻胶称为 负性光刻胶，简称 负胶。
凡是在能量束（光束、电子束、离子束等）的照射下，以
S3 T1 S1 S2
EA(S1) = 16Kcal
S0
88Kcal
72Kcal EA(S0) = 38Kcal RN 与 N2 的间距
Microelectronic Fabrication & MEMS Technology
14
感光分子吸收λ= 365 nm 的光能（ 72 Kcal ）后 ，电子从基 态 S0 跃迁到第一激发态 S1 ，激活能由 EA(S0) = 38 Kcal 降为 EA(S1) = 16 Kcal ，反应速度加快。 感光分子吸收λ= 300 nm 的光能（88 Kcal）后，电子跃迁 到第二激发态 S2 ，此态的谷底势能恰好与 S1 态当 RN - N2 分解 时的势能相当，且 S2 与 S1 态的曲线在图左侧有相交之处，因此 电子可从 S2 态跃迁到 S1 态并立即反应。所以用λ= 300 nm 的光
比度大于 1。
通常正胶的对比度要高于负胶。
Microelectronic Fabrication & MEMS Technology 8
光进入光刻胶后，其强度按下式衰减
I ( z ) I 0 e z
式中，α为光刻胶的光吸收系数。设 TR 为光刻胶的厚度，则可 定义光刻胶的 光吸收率 为
T I I ( z ) d z 0 1 e A 0 1 TR
第 8 章 光刻胶
光刻胶也称为 光致抗蚀剂（Photoresist，P. R.）。
8.1 光刻胶的类型
一、光刻胶的类型
凡是在能量束（光束、电子束、离子束等）的照射下，以
交联反应为主的光刻胶称为 负性光刻胶，简称 负胶。
凡是在能量束（光束、电子束、离子束等）的照射下，以
第四章-光刻PPT课件
68
Hot Plates
Widely used in the industry Back side heating, no surface “crust” In-line track system
2021
69
Wafer Cooling
Need to cool down to ambient temperature
圆片放置在真空卡盘上
高速旋转
液态光刻胶滴在圆片中心
光刻胶以离心力向外扩展
均匀涂覆在圆片表面
2021
46
粘性 Viscosity
Fluids stick on the solid surface Affect PR thickness in spin coating Related to PR type and temperature 旋转速率越高，涂覆越均匀
Water-cooled chill plate
Silicon thermal expansion rate: 2.5x106/°C
For 8 inch (200 mm) wafer, 1 °C change
2021
70
Alignment and Exposure
IC制造的最关键过程Most critical process for IC fabrication
－Ion implantation blocking
2021
24
光刻工艺 Photolithography Process
光刻基本步骤
• 涂胶 Photoresist coating • 对准和曝光 Alignment and exposure • 显影 Development
2021
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整个半导体行业仍然在遵循着摩尔定律继续往前发展，系统级芯片（SoC）和 系统级封装（SiP）两大引擎推动着芯片和封装的持续精细化，化学放大光刻技术 会越来越显示出其重要的作用。
中国化学放大光刻胶市场现状和趋势
从国内的相关产业对光刻胶的需求量看，目前主要还是以紫外光刻胶 的用量为主，其中中小规模和大规模集成电路企业、分立器件生产企业对 于紫外负性光刻胶的需求总量分别达到100吨/年~150吨/年；用于集成电路、 液晶显示的紫外正性光刻胶及用于LED显示的紫外正负性光刻胶需求总量 在700吨/年~800吨/年之间。
但是超大规模集成电路深紫外248nm与193nm光刻胶随着Intel大连等 数条大尺寸线的建立，全球存储器大厂苏州尔必达及无锡海力士、全球代 工顶级厂台积电及中芯国际也相继逐步建立大尺寸线，化学放大光刻胶需 求量是与日俱增。
化学放大光刻胶国内供应商分析
由北京科华微电子材料有限公司牵头，联合了清华大学、中科院微电子所、中科院化学 所、北师大、北京化工大学、中芯国际、北京化学试剂研究所及中电集团公司第13研究所等 国内一流的高校与院所建立了高档光刻胶产学研联盟，从事了大量的光刻胶方面的研究，但 目前该公司的产品仍然是局限于紫外全谱 300-450nm（BN303, BN308, BN310），G线 436nm（ KMPC5系列）和I线 365nm产品（ KMPC7系列）。化学放大光刻胶KrF（248nm） 和ArF（193nm）仍然处于中试和研发阶段。
掩膜板制作
化学放大光刻胶（波长：248nm, 193nm）
树脂是具有化学基团保护的聚乙烯。有保护团的树脂不溶于水；感光剂是光酸 产生剂，光刻胶曝光后，在曝光区的光酸产生剂发生光化学反应会产生一种酸。该 酸在曝光后热烘时，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。
d. 粘滞性/黏度 - 衡量光刻胶流动特性的参数。 e. 粘附性 - 表征光刻胶粘着于衬底的强度。光刻胶的粘附性不足会导致硅片表面
的图形变形。光刻胶的粘附性必须经受住后续工艺。 f. 抗蚀性 - 光刻胶必须保持它的粘附性，在后续的刻蚀工序中保护衬底表面。耐
热稳定性、抗刻蚀能力和抗离子轰击能力。
光刻胶的组成
a. 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）；
b. 感光 剂，感光剂对光能发生光化学反应； c. 溶剂（Solvent）-- 保持光刻胶的液体状态，使之具有良好的流动性； d. 添加剂（Additive）-- 用以改变光刻胶的 某些特性，如改善光刻胶发
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）。
集成电路制作技术是半导体制造业的关键工艺，而光刻工艺是集成电路制作的驱动 力。其中光刻胶的发展便决定了光刻工艺的发展，并相应地推动着整个半导体行业 的快速发展。从成本上讲，光刻工艺占整个硅片加工成本的三分之一，决定光刻工 艺效果的光刻胶约占集成电路材料总成本的4%左右。
集成电路前端材料
项目
— 光刻胶、低介电常数材料、抗反射膜材料
目录
I. 化学放大光刻胶 II. 低介电常数材料 III. 抗反射涂层材料
化学放大光刻胶
半导体光刻原理
光源 掩膜 缩图 透镜 晶圆
光刻的基本原理是利用光刻胶感光后 因光化学反应而形成耐蚀性的特点，将掩 模板上的图形刻制到被加工表面上。
生反射而添加染色剂等。
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：
✓ 负性光刻胶。最早使用，一直到20世纪70年代。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。20世纪70年代，有负性转用正性。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、抗刻蚀能力差、高 成本。
根据光刻胶能形成图形的最小光刻尺寸来分：
✓ 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。适用于深紫外线（DUV）波长的光刻胶。KrF（248nm）和ArF （193nm）。
集成电路行业主要的光刻胶
光刻胶体系 成膜树脂
化学放大光刻胶的优点：
✓ 化学放大光刻胶 曝光速度非常快，大约是线性酚醛树脂光刻胶的10倍； ✓ 对短波长光源具有很好的光学敏感性； ✓ 提供陡直侧墙，具有高的对比度； ✓ 具有0.25μm及其以下 尺寸的高分辨率。
化学放大光刻胶（续）
化学放大光刻胶是当今光刻胶市场的主流，整个国际市场2011年的数据表明， 单单ArF,193nm干法，ArF,193nm浸湿法就贡献了整个半导体行业的40%的份额。
试剂
0.5um以上集成电路制作 0.35-0.5um集成电路制 作
0.25-0.15um集成电路 制作
193nm光刻 胶
电子束光刻胶
聚酯环族丙烯酸 酯及其共聚物
甲基丙烯酸酯及 其共聚物
光致产酸 试剂
光致产酸 试剂
ArF,193nm干 法 ArF,193nm浸 湿法
电子束
130nm-65nm集成电路 制作，45nm以下集成电 路制作
感光剂 曝光波长
主要用途
环化橡胶---双 环化橡胶 叠氮负胶
双叠氮化 紫外全谱
2um以上集成电路及半导
合物
300-450nm 体分立器件的制作。
酚醛树脂---重 酚醛树脂 氮酚醛正胶
重氮酚醛 G线 436nm
化合物
I线 365nm
248nm光刻 聚对羟基苯乙烯 光致产酸 KrF,248参数
a. 分辨率 - 区别硅片表面相邻图形特征的能力。一般用关键尺寸来衡量分辨率。 形成的关键尺寸越小，光刻胶的分辨率越好。
b. 对比度 - 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 - 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。光刻胶 的敏感性对于深紫外光、极深紫外光等尤为重要。
光刻半导体芯片二氧化硅的主要步骤是： 1、涂布光刻胶； 2、套准掩模板并曝光； 3、用显影液溶解未感光的光刻胶； 4、用腐蚀液溶解掉无光刻胶保护的二氧
化硅层； 5、去除已感光的光刻胶。
什么是光刻胶
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：
中国化学放大光刻胶市场现状和趋势
从国内的相关产业对光刻胶的需求量看，目前主要还是以紫外光刻胶 的用量为主，其中中小规模和大规模集成电路企业、分立器件生产企业对 于紫外负性光刻胶的需求总量分别达到100吨/年~150吨/年；用于集成电路、 液晶显示的紫外正性光刻胶及用于LED显示的紫外正负性光刻胶需求总量 在700吨/年~800吨/年之间。
但是超大规模集成电路深紫外248nm与193nm光刻胶随着Intel大连等 数条大尺寸线的建立，全球存储器大厂苏州尔必达及无锡海力士、全球代 工顶级厂台积电及中芯国际也相继逐步建立大尺寸线，化学放大光刻胶需 求量是与日俱增。
化学放大光刻胶国内供应商分析
由北京科华微电子材料有限公司牵头，联合了清华大学、中科院微电子所、中科院化学 所、北师大、北京化工大学、中芯国际、北京化学试剂研究所及中电集团公司第13研究所等 国内一流的高校与院所建立了高档光刻胶产学研联盟，从事了大量的光刻胶方面的研究，但 目前该公司的产品仍然是局限于紫外全谱 300-450nm（BN303, BN308, BN310），G线 436nm（ KMPC5系列）和I线 365nm产品（ KMPC7系列）。化学放大光刻胶KrF（248nm） 和ArF（193nm）仍然处于中试和研发阶段。
掩膜板制作
化学放大光刻胶（波长：248nm, 193nm）
树脂是具有化学基团保护的聚乙烯。有保护团的树脂不溶于水；感光剂是光酸 产生剂，光刻胶曝光后，在曝光区的光酸产生剂发生光化学反应会产生一种酸。该 酸在曝光后热烘时，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。
d. 粘滞性/黏度 - 衡量光刻胶流动特性的参数。 e. 粘附性 - 表征光刻胶粘着于衬底的强度。光刻胶的粘附性不足会导致硅片表面
的图形变形。光刻胶的粘附性必须经受住后续工艺。 f. 抗蚀性 - 光刻胶必须保持它的粘附性，在后续的刻蚀工序中保护衬底表面。耐
热稳定性、抗刻蚀能力和抗离子轰击能力。
光刻胶的组成
a. 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）；
b. 感光 剂，感光剂对光能发生光化学反应； c. 溶剂（Solvent）-- 保持光刻胶的液体状态，使之具有良好的流动性； d. 添加剂（Additive）-- 用以改变光刻胶的 某些特性，如改善光刻胶发
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）。
集成电路制作技术是半导体制造业的关键工艺，而光刻工艺是集成电路制作的驱动 力。其中光刻胶的发展便决定了光刻工艺的发展，并相应地推动着整个半导体行业 的快速发展。从成本上讲，光刻工艺占整个硅片加工成本的三分之一，决定光刻工 艺效果的光刻胶约占集成电路材料总成本的4%左右。
集成电路前端材料
项目
— 光刻胶、低介电常数材料、抗反射膜材料
目录
I. 化学放大光刻胶 II. 低介电常数材料 III. 抗反射涂层材料
化学放大光刻胶
半导体光刻原理
光源 掩膜 缩图 透镜 晶圆
光刻的基本原理是利用光刻胶感光后 因光化学反应而形成耐蚀性的特点，将掩 模板上的图形刻制到被加工表面上。
生反射而添加染色剂等。
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：
✓ 负性光刻胶。最早使用，一直到20世纪70年代。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。20世纪70年代，有负性转用正性。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、抗刻蚀能力差、高 成本。
根据光刻胶能形成图形的最小光刻尺寸来分：
✓ 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。适用于深紫外线（DUV）波长的光刻胶。KrF（248nm）和ArF （193nm）。
集成电路行业主要的光刻胶
光刻胶体系 成膜树脂
化学放大光刻胶的优点：
✓ 化学放大光刻胶 曝光速度非常快，大约是线性酚醛树脂光刻胶的10倍； ✓ 对短波长光源具有很好的光学敏感性； ✓ 提供陡直侧墙，具有高的对比度； ✓ 具有0.25μm及其以下 尺寸的高分辨率。
化学放大光刻胶（续）
化学放大光刻胶是当今光刻胶市场的主流，整个国际市场2011年的数据表明， 单单ArF,193nm干法，ArF,193nm浸湿法就贡献了整个半导体行业的40%的份额。
试剂
0.5um以上集成电路制作 0.35-0.5um集成电路制 作
0.25-0.15um集成电路 制作
193nm光刻 胶
电子束光刻胶
聚酯环族丙烯酸 酯及其共聚物
甲基丙烯酸酯及 其共聚物
光致产酸 试剂
光致产酸 试剂
ArF,193nm干 法 ArF,193nm浸 湿法
电子束
130nm-65nm集成电路 制作，45nm以下集成电 路制作
感光剂 曝光波长
主要用途
环化橡胶---双 环化橡胶 叠氮负胶
双叠氮化 紫外全谱
2um以上集成电路及半导
合物
300-450nm 体分立器件的制作。
酚醛树脂---重 酚醛树脂 氮酚醛正胶
重氮酚醛 G线 436nm
化合物
I线 365nm
248nm光刻 聚对羟基苯乙烯 光致产酸 KrF,248参数
a. 分辨率 - 区别硅片表面相邻图形特征的能力。一般用关键尺寸来衡量分辨率。 形成的关键尺寸越小，光刻胶的分辨率越好。
b. 对比度 - 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 - 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。光刻胶 的敏感性对于深紫外光、极深紫外光等尤为重要。
光刻半导体芯片二氧化硅的主要步骤是： 1、涂布光刻胶； 2、套准掩模板并曝光； 3、用显影液溶解未感光的光刻胶； 4、用腐蚀液溶解掉无光刻胶保护的二氧
化硅层； 5、去除已感光的光刻胶。
什么是光刻胶
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：