光刻胶的制造流程 光刻胶制备方法

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摘要:光刻胶和半导体、芯片之间有密切的关联,在半导体制造中,光刻胶被用于制作芯片的图形化图案。光刻胶的主要成分是光敏剂和聚合物基质。光刻胶的制作过程包括混合、涂布、预烘、曝光、显影、后烘等步骤。下面来详细介绍下光刻胶的制造流程,光刻胶制备方法。

一、光刻胶的制造流程

1、准备基质

在涂布光阻剂之前,硅片一般要进行处理,需要经过脱水烘培蒸发掉硅片表面的水分,并涂上用来增加光刻胶与硅片表面附着能力的化合物。

2、涂布光阻剂

将硅片放在一个平整的金属托盘上,托盘内有小孔与真空管相连,硅片就被吸在托盘上,这样硅片就可以与托盘一起旋转。涂胶工艺一般分为三个步骤:1)将光刻胶溶液喷洒倒硅片表面;2)加速旋转托盘(硅片),直到达到所需的旋转速度;3)达到所需的旋转速度之后,保持一定时间的旋转。由于硅片表面的光刻胶是借旋转时的离心力作用向着硅片外围移动,故涂胶也可称做甩胶。经过甩胶之后,留在硅片表面的光刻胶不足原有的1%。

3、软烘干

也称前烘。在液态的光刻胶中,溶剂成分占65%-85%,甩胶之后虽然液态的光刻胶已经成为固态的薄膜,但仍有10%-30%的溶剂,容易玷污灰尘。通过在较高温度下进行烘培,可以使溶剂从光刻胶中挥发出来(前烘后溶剂含量降至5%左右),从而降低了灰尘的玷污。同时还可以减轻因高速旋转形成的薄膜应力,从而提高光刻胶的附着性。在前烘过程中,由于溶剂挥发,光刻胶厚度也会减薄,一般减薄的幅度为10%-20%左右。

4、曝光

曝光过程中,光刻胶中的感光剂发生光化学反应,从而使正胶的感光区、负胶的非感光区能够溶解于显影液中。正性光刻胶中的感光剂DQ发生光化学反应,变为乙烯酮,进一步水解为茚并羧酸,羧酸对碱性溶剂的溶解度比未感光的感光剂高出约100倍,同时还会促进酚醛树脂的溶解。于是利用感光与未感光的光刻胶对碱性溶剂的不同溶解度,就可以进行掩膜图形的转移。

5、显影

经显影,正胶的感光区、负胶的非感光区溶解于显影液中,曝光后在光刻胶层中的潜在图形,显影后便显现出来,在光刻胶上形成三位图形。为了提高分辨率,几乎每一种光刻胶都有专门的显影液,以保证高质量的显影效果。

6、硬烘干

也称坚膜。显影后,硅片还要经过一个高温处理过程,主要作用是除去光刻胶中剩余的溶剂,增强光刻胶对硅片表面的附着力,同时提高光刻胶在刻蚀和离子注入过程中的抗蚀性和保护能力。在此温度下,光刻胶将软化,形成类似玻璃体在高温下的熔融状态。这会使光刻胶表面在表面张力作用下圆滑化,并使光刻胶层中的缺陷(如针孔)因此减少,借此修正光刻胶图形的边缘轮廓。

7、刻(腐)蚀或离子注入

8、去胶

刻蚀或离子注入之后,已经不再需要光刻胶作保护层,可以将其除去,称为去胶,分为湿法去胶和干法去胶,其中湿法去胶又分有机溶剂去胶和无机溶剂去胶。有机溶剂去胶,主要是使光刻胶溶于有机溶剂而除去;无机溶剂去胶则是利用光刻胶本身也是有机物的特点,通过一些无机溶剂,将光刻胶中的碳元素氧化为二氧化碳而将其除去。干法去胶,则是用等离子体将光刻胶剥除。

二、光刻胶制备方法

光刻胶制作是一项制作印刷出版品,电子元件和芯片基板等精密细节的任务,它可以使产品品质更好、速度更快以及图案更清晰且可重复性高。下面将围绕光刻胶来介绍一下其制作的步骤。

1、首先,需要准备一些基本材料,包括光刻油墨、总溶剂、无水乙醇、光刻胶片以及洗版片等。具体材料需要根据不同情况选择,常见的光刻胶片有PE片、PVC片和PC基片等。

2、接着,熔化光刻油墨。将所需的光刻油墨投入熔锅,加入总溶剂和无水乙醇,熔化搅拌至光刻油墨充分溶解,并维持高温状态10-20分钟,熔化温度一般达到200℃左右。

3、然后,就是制作光刻胶。将混合物倒入特定的烘箱,使其能够容纳光刻片,加上少量脱模剂,将光刻胶片在烘箱内暴露在200°高温的空气中,保持1小时左右,至胶片变软且完全吸收光刻油墨,再放入冷却抽风箱中冷却1-2个小时。

4、最后,就是洗版。首先将冷却的光刻胶片和实物模板放置在洗版槽中,用洗涤剂洗涤洗版片,保证洗版片覆盖牢固,然后用抽空装置抽空空气中的残留毛刺,最后,将光刻胶片及模板取出。

总之,制作光刻胶有收集材料、熔化光刻油墨、制作光刻胶、以及洗版等四个步骤。它涉及有材料以及技术等方面,制作完成之后,可以在制作印刷出版品、电子元件和芯片基板等精密细节的任务中大显身手。

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