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“高端芯片制備的‘?dāng)r路虎’除了光刻機(jī)，還有光刻膠”，作為芯片制備階段的專用材料，足可見(jiàn)在半導(dǎo)體領(lǐng)域，光刻膠的地位之重要。

光刻膠是一類具有光敏性質(zhì)的高分子聚合物液體，也被稱作光致抗蝕劑，它在紫外光、電子束、離子束、X射線等的照射下，溶解度會(huì)發(fā)生變化，于是人們利用這個(gè)特性來(lái)記錄圖案。光刻膠的早期發(fā)展與19世紀(jì)初攝影技術(shù)的發(fā)展息息相關(guān)，第一批永久性的“照片”實(shí)際上就是投影印刷的光刻圖像。1826年左右，Joseph Niépce開創(chuàng)了攝影的先河，他使用一塊拋光的錫板，在上面涂上一種名為“Judea瀝青”的焦油狀光刻膠，用來(lái)記錄他的庭院圖像。Judea瀝青暴露在陽(yáng)光下會(huì)使其不易溶解，因此顯影會(huì)去除未暴露的區(qū)域并露出基底。然后就可以通過(guò)用酸蝕刻到暴露的錫表面來(lái)永久的記錄圖像。這一工藝與當(dāng)今制造最復(fù)雜微電子器件的工藝完全相似。

圖1.用于超聲波涂覆光刻膠的半導(dǎo)體晶圓

但Judea瀝青并不是理想的光致抗蝕劑材料，因?yàn)樗皇翘貏e光敏，會(huì)需要較長(zhǎng)時(shí)間的曝光來(lái)記錄圖像。于是開發(fā)出了基于“重鉻酸鹽明膠”的更為靈敏的光刻膠系統(tǒng)，重鉻酸鹽明膠是非常成功的成像材料，基于此的整個(gè)光刻工業(yè)在19世紀(jì)中期興起，在二十世紀(jì)，印刷版的生產(chǎn)仍然幾乎是重鉻酸鹽明膠光刻膠的專屬領(lǐng)域。但是它們不能完全滿足IC制造的需要，因?yàn)槊髂z缺乏IC結(jié)構(gòu)所需要的對(duì)某些酸蝕刻的抵抗力，而且重鉻酸鹽明膠光刻膠在所有應(yīng)用中的作用都會(huì)受到“暗反應(yīng)”的限制，也就是說(shuō)重鉻酸鹽明膠光刻膠一旦配置好，即使在完全黑暗的情況下，也會(huì)發(fā)生交聯(lián)反應(yīng)，使其在儲(chǔ)存幾個(gè)小時(shí)之后變質(zhì)。于是促使了對(duì)于明膠基抗蝕劑替代品的尋找。光刻膠的發(fā)展在不同應(yīng)用及需求的推進(jìn)下進(jìn)行著，直到現(xiàn)在對(duì)于光刻膠的研發(fā)依舊是科技領(lǐng)域的一項(xiàng)重要課題。

光刻膠就是一種專用材料，是公認(rèn)的半導(dǎo)體工藝實(shí)施中必備的八大核心材料之一。簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，光刻是利用特殊光線將集成電路映射到硅片表面的技術(shù)，而光刻膠是用來(lái)保護(hù)硅片的而不使其受其他損傷。在光刻工藝實(shí)施過(guò)程中，超聲波涂覆光刻膠是在硅片表面構(gòu)建抗腐蝕涂層，然后采用適當(dāng)?shù)倪x擇性蝕刻方式，就可以在硅片表面獲得所需要的精細(xì)電路圖案。根據(jù)圖案的精細(xì)程度光刻的工藝也有所不同，使用的光刻膠也要根據(jù)不同的需求而進(jìn)行精確配比。

光刻膠通常是由感光樹脂（聚合劑）、增感劑（光引發(fā)劑）、溶劑及助劑作為主要成分組成的對(duì)光敏感的混合液體。感光樹脂將各種不同材料聚合在一起，起構(gòu)成光刻膠骨架的作用，決定了光刻膠的硬度、柔韌性、附著力等基本屬性，增感劑則決定了光刻膠的感光度和分辨率，溶劑在光刻膠中占比最大，它使光刻膠處于液態(tài)，助劑主要是用來(lái)改變光刻膠的特定化學(xué)性質(zhì)。一款優(yōu)秀的光刻膠應(yīng)當(dāng)具備高分辨率、高對(duì)比度和高靈敏度，從而能夠確保將精密的圖案從掩膜上高效且保真地轉(zhuǎn)移到硅片上。光刻膠的質(zhì)量和性能將直接影響芯片的性能、良品率以及可靠性。

在芯片制備工藝流程中，光刻過(guò)程會(huì)經(jīng)過(guò)很多道工序，且占總工藝流程周期的45%，而其中關(guān)鍵時(shí)間段體現(xiàn)在超聲波涂覆光刻膠和光刻機(jī)的精準(zhǔn)操控上。超聲波涂覆光刻膠工藝基于自身的獨(dú)特優(yōu)勢(shì)在光刻膠的涂覆方面已嶄露頭角。相對(duì)于旋涂工藝，超聲波涂覆光刻膠大大減少了光刻膠的浪費(fèi)，從而節(jié)約了成本，而且對(duì)于帶結(jié)構(gòu)的硅片涂覆，超聲波涂覆光刻膠使其成為可能。

圖2.超聲波光刻膠涂覆

北京東方金榮憑借在壓電及超聲波技術(shù)領(lǐng)域近40年的行業(yè)經(jīng)驗(yàn)，以超聲波噴涂技術(shù)為核心，生產(chǎn)的超聲波噴涂廣泛應(yīng)用于超聲波涂覆光刻膠領(lǐng)域，在半導(dǎo)體超聲波涂覆光刻膠領(lǐng)域貢獻(xiàn)著自己的力量。