2020-02-06-1小劉科研筆記之光刻工藝中的關(guān)鍵材料--光刻膠(完結(jié))

下文主要記錄光刻膠的性能指標(biāo)。高性能光刻膠的指標(biāo)有很多:高靈敏度、高對比度、高分辨率、優(yōu)良的抗刻蝕能力、長壽命周期,低溶解度、低成本和較高的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度等。其中,主要衡量光刻膠性能的指標(biāo)為靈敏度、分辨率和對比度。

光刻膠的性能指標(biāo)

1光刻膠的靈敏度

靈敏度是指單位面積上入射的使光刻膠全部發(fā)生反應(yīng)的最小光能量(對紫外光刻膠而言)或最小電荷量(對電子束光刻膠而言)。數(shù)值越小表明靈敏度越高,曝光所需的劑量相應(yīng)越小,曝光過程越快。通常負(fù)膠的靈敏度要高于正膠。

靈敏度太低會影響產(chǎn)出效率,所以通常情況下希望光刻膠有較高得靈敏度;然而靈敏度太高會犧牲分辨率。

▲電子束光刻膠PMMA曝光效果圖:多層T-gate結(jié)構(gòu)

2光刻膠的分辨率

分辨率是指排除光刻設(shè)備影響,能在光刻膠上再現(xiàn)的最小特征尺寸。光刻工藝中影響分辨率的因素有:能量源、曝光方式以及光刻膠本身(包括靈敏度、對比度、顆粒的大小、顯影時的溶脹、電子散射等)。通常正膠的分辨率要高于負(fù)膠。


此截圖來自華慧高芯公眾號


▲電子束光刻膠ZEP520曝光效果圖:(a)150 nm孤立線寬;(b)100nm孤立線條(c)50nm孤立線寬

3光刻膠的對比度

指光刻膠從曝光區(qū)到非曝光區(qū)過度的陡度。對比度越高的光刻膠,顯影過程中其厚度變化的反差大、過渡區(qū)小、輪廓清晰、邊壁陡直。通常正膠的對比度要高于負(fù)膠。


此截圖來自華慧高芯公眾號

其中,D0為開始光化學(xué)反應(yīng)所需要的最低曝光劑量;D100為全部光刻膠被曝光所需要的最低曝光劑量。D0、D100的間距越小,光刻膠的對比度就越大,這樣有助于得到清晰的圖形輪廓和高的分辨率。一般光刻膠的對比度在0.9-2.0之間。對于亞微米圖形,要求對比度大于1。

▲正性光刻膠理想對比度曲線

工程師在選擇光刻膠時,一般會從以上的性能結(jié)果來進(jìn)行評價,同時會兼顧現(xiàn)有的產(chǎn)品要求、設(shè)備能力及光刻膠成本等進(jìn)行綜合考慮。

END

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