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光刻工艺中的关键材料——光刻胶

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光刻工艺中的关键材料——光刻胶

发布日期:2019-07-23 作者: 点击:

本期我们介绍光刻胶的性能指标。高性能光刻胶的指标有很多:高灵敏度、高对比度、高分辨率、优良的抗刻蚀能力、长寿命周期,低溶解度、低成本和较高的玻璃化转变温度等。其中,主要衡量光刻胶性能的指标为灵敏度、分辨率和对比度。


1光刻胶的灵敏度


灵敏度是指单位面积上入射的使光刻胶全部发生反应的很小光能量(对紫外光刻胶而言)或很小电荷量(对电子束光刻胶而言)。数值越小表明灵敏度越高,曝光所需的剂量相应越小,曝光过程越快。通常负胶的灵敏度要高于正胶。


灵敏度太低会影响产出效率,所以通常情况下希望光刻胶有较高得灵敏度;然而灵敏度太高会牺牲分辨率。


2光刻胶的分辨率


分辨率是指排除光刻设备影响,能在光刻胶上再现的很小特征尺寸。光刻工艺中影响分辨率的因素有:能量源、曝光方式以及光刻胶本身(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。


下面讨论一下分辨率与灵敏度的关系:


假设入射电子数为N,考虑随机因素,实际入射得电子数在N±。为保证出现很低剂量时不少于需求剂量的90%,要求£10%,得Nmin=100。对于关键尺寸曝光区,须满足:


其中,Wmin为很小特征尺寸,即分辨率。可见,随着灵敏度S增加,Wmin会逐渐增大,分辨就会变差。


3光刻胶的对比度


指光刻胶从曝光区到非曝光区过度的陡度。对比度越高的光刻胶,显影过程中其厚度变化的反差大、过渡区小、轮廓清晰、边壁陡直。通常正胶的对比度要高于负胶。


对比度定义为:


其中,D0为开始光化学反应所需要的很低曝光剂量;D100为全部光刻胶被曝光所需要的很低曝光剂量。D0、D100的间距越小,光刻胶的对比度就越大,这样有助于得到清晰的图形轮廓和高的分辨率。一般光刻胶的对比度在0.9-2.0之间。对于亚微米图形,要求对比度大于1。


工程师在选择光刻胶时,一般会从以上的性能结果来进行评价,同时会兼顾现有的产品要求、设备能力及光刻胶成本等进行综合考虑。

光刻技术概述

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