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光刻胶涂层的介绍

光刻胶涂层

光刻胶涂层的作用有哪些:

其主要目的是在后续的光刻处理步骤(例如湿法或干法化学蚀刻)中保护基板的区域。

光刻胶涂层以液体形式应用,在暴露于光线(最常见的是紫外线)时会发生化学变化。通过控制(例如通过掩模)光刻胶的哪些区域暴露于光线,哪些区域不暴露于光线,可以创建暴露和未暴露的光刻胶图案/区域。

光刻胶可以是正性的也可以是负性的。相对于掩模上的非透明形状:

◆使用正性光刻胶(最常见的)会导致光刻胶中与掩模上的透明形状相对应的区域在显影剂中变得更易溶解(见下文)。本质上,正性光刻胶会产生掩模透明形状的正像。想想:“正片——掩模形状将被蚀刻”。

◆负性光刻胶会导致光刻胶中与掩模上的非透明形状相对应的区域在显影剂中溶解度更高。想想:“负性——掩模形状不会被蚀刻。”

经过曝光和显影后,基材将具有受保护的区域和未受保护的区域。光刻胶可以通过多种方法施加,但大多数情况下目标通常是获得厚度均匀、介于 1 到 10µm 之间的一层,尽管某些应用可能需要厚度超过 100µm。

光刻胶主要用作加工步骤。它几乎总是被去除,很少成为成品的一部分。在制造半导体或 MEM 的过程中,光刻胶将被多次涂抹和去除;每次制造一层。这里要谈的最后一个关键方面是成本。光刻胶是一种相对昂贵的消耗品,因此在决定使用方法时需要考虑浪费量。它也有保质期。

光刻胶涂层
光刻胶涂层

抗蚀剂成分

抗蚀剂至少包含树脂、光活性物质(称为抑制剂或敏化剂)和溶剂(水基或有机溶剂)。它还可能包含染料(用于辅助目视检查)和抗氧化剂。 

储存和处理注意事项

由于光刻胶在光照下会发生化学变化,因此在储存和处理时必须考虑到这一点。光刻胶通常装在不透明的瓶子中,瓶子的标签会推荐储存温度(或温度范围)并给出有效期。

从瓶子中取出后,光刻胶只能在黄光下处理 – 当然,直到它暴露在光线下以达到激活目的为止。

准备

在施加光刻胶之前,基材必须:

●清洁。为此,将惰性气体(通常是氮气或氩气)吹到表面。

●脱水。重要的是去除基材可能吸收的任何水分。在 400 o C 的对流烤箱中烘烤(或在 800 o C的炉管中烘烤)是确保脱水的常用方法。

●涂底漆。虽然从技术上讲,涂底漆并非“必须”,但我们强烈建议涂底漆。它可使晶圆保持脱水状态,并提高光刻胶的附着力。大多数底漆以蒸气形式涂抹,在批量生产中常用的是六甲基二硅氮烷 (HMDS)。

申请方法

以下是最常见的:

雾化喷涂。这种方法非常适合大型基板,或已经蚀刻以产生结构(例如 MEMS)的基板。抗蚀剂可以涂在结构的顶部和侧壁上,虽然实现均匀的厚度可能具有挑战性,但并非不可能。“喷涂”实际上是雾化抗蚀剂,使用加压氮气和喷嘴或超声波雾化产生。典型厚度范围:1 至 50µm。

光刻胶涂层
光刻胶涂层

旋涂。这是一个四步过程。1/ 将少量(几毫升)光刻胶放置在晶圆的大致中心。2/ 旋转晶圆(加速至几千转/分钟),直到光刻胶(被离心力拉出)均匀分布并以与晶圆相同的速度旋转 [此步骤通常称为“旋转”]。3/ 进一步旋转 [此步骤称为“旋下”] 可将多余的光刻胶从晶圆上甩出。4/ 旋转晶圆直到达到所需厚度(此时大部分溶剂将蒸发)。

浸涂。顾名思义,将基材浸入光刻胶中。

喷墨打印。其工作原理与喷涂类似,产生光刻胶液滴。但与喷涂不同的是,这些液滴以流的形式产生,而不是雾状。

狭缝模头。这是一种可扩展的制造技术,用于各种工业流程,以生产均匀的薄膜和涂层。打印头连续将光刻胶分配到移动基板的表面上,产生均匀的光刻胶膜。

对于所有列出的方法,光刻胶的成分、粘度和稀释度都会影响厚度。雾化喷涂受液滴大小(和喷涂时间)的影响,旋涂受旋转速度的影响,浸涂受从槽中抽取基材的速率的影响,而狭缝模头涂布受基材移动速度的影响。每种工艺都有其优点和缺点。选择时需要考虑的目标量、浪费以及与要实现的图案复杂性相关的任何挑战。

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