第8章 光刻胶电子科大mems课件.pptVIP

1 Microelectronic Fabrication MEMS Technology * 第 8 章 光刻胶 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 正胶。 8.1 光刻胶的类型 光刻胶也称为 光致抗蚀剂（Photoresist，P. R.）。 1、灵敏度 灵敏度的定义 单位面积上入射的使光刻胶全部发生反应的最小光能量或最小电荷量（对电子束胶），称为光刻胶的灵敏度，记为 S ，也就是前面提到过的 D100 。S 越小，则灵敏度越高。 通常负胶的灵敏度高于正胶。 灵敏度太低会影响生产效率，所以通常希望光刻胶有较高的灵敏度。但灵敏度太高会影响分辨率。 8.2 光刻胶的特性 灵敏度曲线（对比度曲线） 1.0 0.5 0 D0 入射剂量（C/cm2） 未反应的归一化膜厚 D100 2、分辨率 下面讨论分辨率与灵敏度的关系。当入射电子数为 N 时， 由于随机涨落，实际入射的电子数在 范围内。为保证 出现最低剂量时不少于规定剂量的 90%，也即 。 由此可得 。因此对于小尺寸曝光区，必须满足 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。 式中，Wmin 为最小尺寸，即分辨率。可见，若灵敏度越高（即 S 越小），则 Wmin 就越大，分辨率就越差。 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 对比度是上图中对数坐标下曲线的斜率，表示光刻胶区分掩模上亮区和暗区的能力的大小，即对剂量变化的敏感程度。 D0 D100 对比度的定义为 Dcr D100 D0 灵敏度曲线越陡，D0 与 D100 的间距就越小，则光刻胶的对比度 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。 通常正胶的对比度要高于负胶。 D0 D100 光进入光刻胶后，其强度按下式衰减 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 可以证明，对比度　与光吸收系数α及光刻胶厚度 TR 之间有如下关系 　　减小光吸收系数与胶膜厚度有利于提高对比度。 一个与对比度有关的光刻胶性能指标是 临界调制传输函数 CMTF ，它代表在光刻胶上获得能被分辨的图形所必须的最小调制传输函数，其定义为 利用对比度的公式，可得 CMTF 的典型值为 0.4。如果光学系统的 MTF 小于 CMTF，则其图像就不能被分辨；如果光学系统的 MTF 大于 CMTF，就有可能被分辨。 8.3 临界调制传输函数 8.4 光刻胶材料 1、负性紫外光光刻胶 主要有聚肉桂酸系（聚酯胶）和环化橡胶系两大类，前者以柯达公司的 KPR 系列为代表，后者以 OMR 系列为代表。 2、正性紫外光光刻胶 主要以重氮醌为感光化合物，以酚醛树脂为基体材料。最常用的有 AZ –1350 系列。正胶的主要优点是分辨率高，缺点是灵敏度、耐刻蚀性和附着性等较差。 光刻胶通常有三种成分：感光化合物、基体材料 和 溶剂。在感光化合物中有时还包括增感剂。 3、负性电子束光刻胶 为含有环氧基、乙烯基或环硫化物的聚合物。最常用的是COP 胶，典型特性：灵敏度 0.3 ~ 0.4 ?C/cm2（加速电压 10KV 时）、分辨率 1.0 ?m 、对比度 0.95。限制分辨率的主要因素是光刻胶在显影时的溶胀。 4、正性电子束光刻胶