光刻胶的使用过程与原理

文章来源：半导体与物理

原文作者：易哲铠

本文介绍了光刻胶的使用过程与原理。

光刻胶，这个在芯片制造中扮演着至关重要角色，让我们深入探讨它的作用以及制造过程。

首先，让我们从光刻胶的基本概念开始。光刻胶是一种特殊的材料，它在芯片制造过程中扮演着类似于照相底片的角色。它的功能相当于一种蒙版，用于传输微小的图案或图像到硅晶圆上。这是制造芯片的关键步骤之一。

制造芯片的第一步是在硅晶圆表面涂覆一层光刻胶。这一层光刻胶的质量和均匀性对最终的芯片性能至关重要。光刻胶是一种特殊的化学物质，它可以在受到光照射后发生变化。然后，通过使用激光光源，将图案从掩模板传输到光刻胶表面。掩模板是一个精确制作的模板，上面有芯片的所需图案。

在光照射后，光刻胶的某些部分会发生融化或变软，这是正性光刻胶。正性光刻胶中包含感光剂，这些感光剂可以吸收特定波长的光并触发化学反应。感光剂的选择和性质对于制备高分辨率的芯片图案至关重要。

随后，显影液用来去除已融化的光刻胶，留下未受影响的部分，这些未受影响的部分与掩模板上的图案一致。刻蚀与沉积则用于精确地勾勒出或者覆盖除晶圆未被光刻胶覆盖的部分，从而创建所需的芯片结构。这个过程类似于绘画，但在非常微小尺度上进行。

正如前面提到的，如果光源照射到光刻胶上，但光刻胶没有软化，反而更加坚硬，那么这就是负性光刻胶。负性光刻胶的性质使得它在制造芯片时表现出强大的稳定性和耐用性。

光刻胶的配方是一个复杂的谜题。不同制造商采用不同的配方，但通常包括树脂感光剂、溶剂和其他添加剂。感光剂是光刻胶的核心，因为它们吸收特定波长的光并引发化学反应。

光刻胶的制备涉及到复杂的工艺和技术，例如杜波效应。这个效应是由于光源照射光刻胶时，必须穿透光刻胶才能引发一系列反应。然而，光刻胶底部是硅晶圆，它会反射光线，导致光线的叠加，从而形成所谓的助波效应。这会导致光强在光刻胶中的分布不均匀，特别是在深紫外光下，这个效应尤为明显。解决这些问题需要制造商对光刻胶的配方进行精细调整，以确保最终的图案质量。