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光刻膠

  光刻膠(Photoresist；又稱光致抗蝕劑)是指通過(guò)紫外光、準(zhǔn)分子激光、電子束、離子束、Ｘ射線等光源的照射或輻射，其溶解度發(fā)生變化的耐刻蝕薄膜材料。

  電子束光刻膠很敏感，曝光后可以用某些顯影劑顯影。與曝光區(qū)域相比，光刻膠可產(chǎn)生正像或負(fù)像。與光刻膠類似，電子束光刻膠在光刻技術(shù)中發(fā)揮兩個(gè)主要作用：(a) 精確的圖案轉(zhuǎn)移；(b) 形成和保護(hù)覆蓋基底，防止蝕刻或離子注入。這些功能完成后，通常會(huì)去除光刻膠。電子束光刻膠的重要特性包括分辨率、靈敏度、抗蝕刻性和熱穩(wěn)定性，本節(jié)將對(duì)這些特性進(jìn)行介紹。

3 光刻膠的分辨率和特性

在電子束光刻過(guò)程中，電子將穿過(guò)光刻膠，并通過(guò)原子碰撞（即散射）損失能量。但是，部分電子會(huì)從基底散射回光刻膠中，這種現(xiàn)象稱為背散射。散射和背散射會(huì)使電子束掃描的線變寬，從而增加光刻膠的總劑量。

散射的影響隨電子束能量的變化而變化。能量越高，散射率越低，但散射后的距離卻越長(zhǎng)。因此，有兩種方法可以獲得高分辨率，一種是高能量但應(yīng)用劑量相對(duì)較低，另一種是低能量但應(yīng)用劑量相對(duì)較高。無(wú)論哪種方法，都需要非常緊密聚焦的電子束，以獲得較小的特征尺寸。

某些電子束光刻應(yīng)用的另一個(gè)問(wèn)題是寫入速度，這主要取決于光刻膠的靈敏度和寫入過(guò)程中使用的電流大小。分辨率的光刻膠通常靈敏度。

   光刻膠的最終分辨率并不是由電子散射決定的，而是由以下因素共同決定的：(a) 曝光過(guò)程中電子與光刻膠分子之間庫(kù)侖相互作用的范圍所決定的分散性；(b) 進(jìn)入光刻膠的次級(jí)電子的雜散；(c) 光刻膠的分子結(jié)構(gòu)；(d) 顯影過(guò)程中的分子動(dòng)力學(xué)（光刻膠在顯影劑中的膨脹趨勢(shì)）；以及 (e) 電子光學(xué)中的各種偏差。

   光刻膠的分辨率還受到鄰近效應(yīng)的影響，這種效應(yīng)是由曝光過(guò)程中相鄰的特征造成的。在某些情況下，這種效應(yīng)會(huì)大大降低曝光模式，其中包括大量間距較近的細(xì)微特征，或在較大特征附近的小特征。

   光刻膠的抗蝕刻性、熱穩(wěn)定性、附著力、固含量和粘度等機(jī)械和化學(xué)特性對(duì)圖案轉(zhuǎn)移非常重要。在這些性能中，抗蝕刻性是將光刻膠用作蝕刻掩模時(shí)最重要的性能。抗蝕刻性是指光刻膠在圖案轉(zhuǎn)移過(guò)程中承受蝕刻程序的能力。另一個(gè)重要特性是熱穩(wěn)定性，它能滿足干蝕刻等特定工藝的要求。如前所述，電子束光刻膠可沉積在各種基底上，包括半導(dǎo)體（Si、Ge、GaAs）、金屬（Al、W、Ti）和絕緣體（SiO2、Si3N4）。良好的附著力是獲得良好圖案轉(zhuǎn)移的必要條件。

  為提高光刻膠與基底之間的附著力，可采用多種技術(shù)，包括涂覆前的脫水烘烤、附著力促進(jìn)劑（如六甲基二硅氮烷(HMDS)、蒸鍍系統(tǒng)和高溫后烘烤循環(huán)(HMDS烘箱）。

電子束光刻膠通常分為正性光刻膠和負(fù)性光刻膠，可以根據(jù)光刻膠照射后，交聯(lián)反應(yīng)或化學(xué)鍵斷裂誰(shuí)占主導(dǎo)地位進(jìn)行劃分。正性光刻膠（正膠）：曝光區(qū)域光刻膠中的化學(xué)鍵斷裂反應(yīng)占主導(dǎo)，易溶于顯影液。負(fù)性光刻膠（負(fù)膠）：曝光區(qū)域光刻膠中的交聯(lián)反應(yīng)占主導(dǎo)，由小分子交聯(lián)聚合為大分子，難溶解于顯影液。