【摘 要】
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光刻胶又被称为光致抗蚀剂,是制造半导体器件基材上的光敏保护膜,具有抗刻蚀性能。本论文研究了不同结构的光产酸剂（Photo Acid Generator,PAG）、光刻胶配方中其他原材料、光刻工艺对KrF光刻胶的性能影响,具体内容如下:（1）不同光产酸剂对光刻胶性能影响离子型锍鎓盐类PAG与非离子型PAG的溶解性、热稳定性、紫外吸收作对比,选出适合用在KrF光刻胶中的三种PAG,将选出的三种PAG配
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光刻胶又被称为光致抗蚀剂,是制造半导体器件基材上的光敏保护膜,具有抗刻蚀性能。本论文研究了不同结构的光产酸剂（Photo Acid Generator,PAG）、光刻胶配方中其他原材料、光刻工艺对KrF光刻胶的性能影响,具体内容如下:（1）不同光产酸剂对光刻胶性能影响离子型锍鎓盐类PAG与非离子型PAG的溶解性、热稳定性、紫外吸收作对比,选出适合用在KrF光刻胶中的三种PAG,将选出的三种PAG配成目标厚度为500 nm的光刻胶。探究三种PAG对光刻胶的粘度、膜厚、感度、对比度、透过率、溶解度等基本性能的影响。结果表明:不同结构的PAG对光刻胶粘度、膜厚没有明显影响;PAG-2的产酸率、酸扩散长度、光刻胶溶解度值都高于另外两种PAG,所以使用PAG-2配成的光刻胶敏感度较高,但也因此PAG-2配成的光刻胶对比度与工艺窗口值较小;三款光刻胶中对比度值最好的是PAG-3配成的光刻胶,但因为产酸较低,光刻胶敏感度较差;相比而言PAG-1产酸适中,配成的光刻胶敏感度、对比度较好,工艺窗口值最佳。（2）配方工艺对光刻胶性能的影响改变光刻胶配方中PAG种类的使用通过光刻胶基本性能数据不能明确哪种PAG使用效果最好,所以改变PAG在配方中的浓度,结合光刻胶模拟图形,得到实验结果:光刻胶中PAG的使用不是越多越好,PAG浓度太低导致光刻胶敏感度低;PAG浓度太高会导致光刻胶透过率较低。结合光刻胶的模拟图发现PAG-2由于产酸太强导致光刻胶工艺窗口值太低,光刻胶形貌质量相比太差,改变在配方中的浓度值也没有改善问题;而PAG-1产酸适中,光刻胶的工艺窗口值与光刻胶形貌俱佳,且在实验配方中得到合适的浓度值;PAG-3因为产酸太低,导致光刻胶敏感度最差,增加在配方中浓度值则光刻胶透过率降低,光刻胶的形貌质量因此受影响。所以确定了在光刻胶配方中使用离子型锍鎓盐类的PAG-1。因为碱性添加剂的使用目的是中和PAG产生多余的酸,只有PAG确定才能对碱性添加剂进行实验探究,改变光刻胶配方中碱性添加剂的种类与浓度,通过光刻胶透过率、感度、对比度、溶解性的影响,确定碱性添加剂的使用;由于PAG与碱性添加剂在光刻胶中的溶解性要求对溶剂的种类进行实验。实验结果表明:不同结构的同一种类的胺类添加剂对光刻胶感度、对比度、溶解性影响不明显,碱性强的A-1配成的光刻胶透过率较好,通过光刻胶模拟形貌发现三种结构的胺类添加剂对光刻胶形貌影响不大;综合选择碱性较强的添加剂A-1进行浓度改变,实验结果证明添加剂浓度高的光刻胶对比度较高,结合光刻胶模拟图形,确定胺类添加剂A-1,溶剂PGMEA与PGME混合的使用,光刻胶模拟形貌最佳。最终实验确定光刻胶配方的原材料为离子型锍鎓盐类的PAG-1、胺类添加剂A-1、溶剂PGMEA与PGME的混合。（3）光刻工艺对光刻胶形貌影响确定了光刻胶配方后,调整光刻工艺条件,通过观察光刻胶侧面电镜扫描图,观察能量、焦距、烘烤温度对光刻胶形貌影响。并且验证了实际光刻工艺与模拟图结果可以对应上,验证了光刻胶模拟数据的准确。最后检验了在确定光刻胶配方与光刻工艺条件下光刻胶适用的膜厚范围与分辨率范围。实验结果为:对羟基苯乙烯类树脂、离子型锍鎓盐类PAG-1、胺类添加剂A-1、PGMEA、PGME及其它添加剂配成的光刻胶,在前烘120℃、60 s,后烘110℃、90 s,得到光刻胶的最佳形貌,光刻胶最佳曝光剂量值为40 m J/cm~2左右,焦深0.6μm;光刻胶膜厚适用范围为300 nm-700 nm,分辨率为120 nm-200 nm。
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