钝化层光刻胶国产化评估

钝化层光刻胶国产化评估

安静 马静 史瑞 宁磊

西安卫光科技有限公司西安微晶微电子有限公司 陕西省西安市 710077

摘 要：此前，公司钝化层使用的光刻胶AZ6130为进口光刻胶，采购周期长且成本较高。为了缩短采购周期同时降低成本，特考虑使用国产光刻胶RZJ-306B替代该层次的进口光刻胶。本文从颗粒、Spin curve、留膜率、膜厚均匀性与稳定性、曝光工艺窗口、线宽（CD）&光刻胶形貌、缺陷、抗干法刻蚀能力及去胶能力等九个方面评估了国产光刻胶RZJ-306B的各项性能，实验结果表明其单项工艺能力与原进口光刻胶AZ6130相比可满足现有产品生产要求。同时，进一步实验表明，国产光刻胶RZJ-306B可替代进口光刻胶AZ6130应用于实际生产。钝化层光刻胶国产化使得该层光刻胶采购周期缩短了一半，生产成本降低了约50%。

关键词： 光刻胶 国产 性能 评估 可替代

1 前言

光刻胶主要由树脂、感光剂及溶剂等材料混合而成的，其中树脂是粘合剂, 感光剂是一种光活性极强的化合物，它在光刻胶内的含量和树脂相当，两者同时溶解在溶剂中，以液态形式保存。除了以上三种主要成分以外，光刻胶还包含一些其它的添加剂，如稳定剂，染色剂，表面活性剂^{[1] [2] [3]}。

光刻胶分为正胶和负胶。负胶在曝光后会产生交联反应，使其结构加强而不溶解于显影液。正胶曝光后会产生分解反应，被分解的分子在显影液中很容易被溶解，从而与未曝光部分形成很强的反差。因负胶经曝光后，显影液会浸入已交联的负性光刻胶分子内，使胶体积增加，导致显影后光刻胶图形和掩膜版上图形误差增加，故负胶一般不用于特征尺寸小于0.3um的制造。^{[4] [5] [6] [7]}目前公司所有产品在用光刻胶均为正胶。

涂胶是在洁净干燥的圆片表面均匀地涂一层光刻胶。常用的方法是把胶滴在圆片上，然后使圆片高速旋转，液态胶在旋转中因离心力的作用由轴心沿径向飞溅出去，受附着力的作用，一部分光刻胶会留在圆片表面，最终可得到一层分布均匀的胶膜。^{[8] [9]}

本文主要进行的是钝化层光刻胶的国产化评估，拟用国产光刻胶RZJ-306B替代进口光刻胶AZ6130。通过九个方面的综合考量，验证光刻胶的可替代性。

2 实验

对于国产胶RZJ-306B的评估从以下九个方面分别实验考量：

颗粒

表1 光刻胶颗粒对比

光刻胶（PR）	ID	前值	后值	颗粒	spec	结论
RZJ-306B	SLOT1	2	2	0	<20	PASS
	SLOT2	22	12	0		PASS
AZ6130	SLOT3	8	1	0		NA
	SLOT4	8	0	0		NA

实验测得 RZJ-306B光刻胶涂覆过程中新增颗粒均在<20的规范内，满足生产工艺要求。

转速和膜厚关系曲线（Spin curve）

图1 RZJ-306B光刻胶转速和膜厚关系曲线

一般用于生产的涂胶转速为2000-5000RPM，通过Spin Curve可以看出RZJ-306B光刻胶的可用膜厚范围为28000-44000Å。以目前AZ6130光刻胶使用的36000Å作为基准，选择膜厚36000Å作为后续评估RZJ-306B的胶厚。 实验测得 RZJ-306B光刻胶留膜率均值为93.8%，在>93%的规范内，满足生产工艺要求。

表2 曝光阈值能量

PR	ID	EQ	ADI曝光阈值能量	产品1曝光条件	产品2曝光条件
RZJ-306B	04#	I10	500	800	1100
	05#	G8	300	800	800
AZ6130	06#	I10	500	800	1100
	07#	G8	300	800	800

以上结果可以看出新胶RZJ-306B与在线使用AZ6130光刻胶曝光阈值能量接近。 由于新胶RZJ-306B与在线AZ6130光刻胶曝光阈值能量接近，同时结合实际生产中AZ6130光刻胶使用的曝光条件可以确定新胶RZJ-306B的曝光条件。

产品钝化层（PAS）显影后ADI及FA切片结果显示用曝光条件为800ms和1000msd的不同产品显影后ADI正常， Gate区PAD开窗正常，无显影残留及不良现象；切片结果无残胶。新光刻胶RZJ-306B满足生产工艺要求。

（3）抗干法刻蚀能力

表3 抗干法刻蚀能力对比

PR	ID	PR刻蚀速率（Å/min）	选择比SiN/PR	选择比TE0S/PR	SPEC
RZJ-306B	01#	2984	1.3	2.8	>1
	02#	2828	1.3	3
AZ6130	03#	2437	1.6	3.4
	04#	2442	1.6	3.4

以上结果为光片上光刻胶刻蚀速率及选择比，可以看出RZJ-306B光刻胶的选择比均在>1的规范。与在现AZ6130光刻胶选择比相比， RZJ-306B选择比偏小，因此需要通过产品片刻蚀后的剩余有效胶厚大于3000Å进行验证。

产品PAD层干法刻蚀后FA切片胶厚测量结果显示，使用RZJ-306B光刻胶作业产品干法刻蚀后的剩余有效胶厚均在>0.3μm（>3000Å）的规范内，同时干法刻蚀后AEI检查，无糊胶等异常现象，满足生产工艺要求。

3 结论

本文共计从颗粒、Spin curve、留膜率、膜厚均匀性与稳定性、曝光工艺窗口 、 线宽（CD）&光刻胶形貌、缺陷、抗干法刻蚀能力及去胶能力对RZJ-306B光刻胶进行单项工艺验证。九个方面验证了国产光刻胶RZJ-306B的各项性能，实验结果表明其单项工艺能力与原进口光刻胶AZ6130相比可满足现有产品生产要求，因此进一步对其进行了为期一月的在线流片产品TECN（临时工程变更通知）验证，作业产品总批数59批，总片数1391片，ADI检验未见异常现象。最终结果表明国产光刻胶RZJ-306B应用于产品的PAS层涂胶，产品的CP&WAT结果无明显差异。至此，PAS层光刻胶可实现国产化。该层光刻胶的国产化标志着我司几年的光刻胶进口工作可转向国内市场，光刻胶采购周期缩短了一半，省去了光刻胶在进口过程中耽误的使用日期，且生产成本降低了约50%。

参考文献

[1]许箭,陈力,田凯军,胡睿,李沙瑜,王双青,杨国强.先进光刻胶材料的研究进展[J].影像科学与光化学,2011,29(06):417-429.

[2]庞玉莲,邹应全.光刻材料的发展及应用[J].信息记录材料,2015,16(01):36-51.

[3]郑金红.光刻胶的发展及应用[J].精细与专用化学品,2006(16):24-30.

[4]艾骏,曾晓雁,刘建国.一种耐高温紫外正型光刻胶及光刻工艺[J].科学通报,2016,61(06):610-617.

作者简介： 安静（1990年9月），女，西安理工大学，微电子学与固 体电子学，硕士，工程师，光刻工艺。

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