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光刻膠(Photoresist)
來(lái)源: | 作者:雋思半導(dǎo)體設(shè)備部 | 發(fā)布時(shí)間: 2024-04-23 | 664 次瀏覽 | 分享到:


光刻膠

  光刻膠(Photoresist;又稱(chēng)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(xiàn)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(lèi)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(chēng)為背散射。散射和背散射會(huì)使電子束掃描的線(xiàn)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(xiě)入速度,這主要取決于光刻膠的靈敏度和寫(xiě)入過(guò)程中使用的電流大小。分辨率最高的光刻膠通常靈敏度最低。

   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??刮g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(mǎn)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。