光刻胶在半导体制造中扮演著至关重要的角色，它是光刻工艺中的核心材料，直接影响著最终芯片的性能和质量 (LIU et al., 2016)[1] (Smith, 2020)[2] 。光刻胶的主要作用是通过光化学反应，将掩模上的图形转移到晶圆表面，从而实现对半导体材料的精确刻蚀和图形化 (Garza et al., 2017)[3] (Smith, 2020)[2] 。
光刻是半导体制造中最关键的工艺步骤之一，其基本流程包括以下几个步骤：
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晶圆表面处理：
首先，对晶圆表面进行清洁和处理，以确保光刻胶能够均匀地涂覆在晶圆表面，并具有良好的附著力 (Smith, 2020)[2] 。
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涂胶：
将液态光刻胶通过旋涂、喷涂或浸涂等方式均匀地涂覆在晶圆表面，形成一层薄膜 (Smith, 2020)[2] 。
多喷嘴涂布器可用于涂覆光刻胶，该涂布器使用包含分子量为2000至12000的酚醛树脂、重氮光敏化合物、有机溶剂和Si基表面活性剂的光刻胶组合物 (Unknown, 2008)[4] 。
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软烘烤：
通过加热，去除光刻胶中的溶剂，使光刻胶膜更加致密和均匀 (Smith, 2020)[2] 。
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曝光：
使用特定波长的光源（如紫外光、深紫外光或极紫外光），通过掩模将图形照射到光刻胶表面，引起光刻胶的光化学反应 (Jing-run et al., 2022)[5] .
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曝光后烘烤（PEB）：
在某些光刻工艺中，曝光后需要进行烘烤，以促进光化学反应的进行，提高图形的分辨率和对比度。
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显影：
使用显影液去除光刻胶中被曝光或未被曝光的部分（取决于光刻胶的类型），从而在晶圆表面形成与掩模图形相对应的图案 (Seo et al., 2004)[6] .
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硬烘烤：
通过加热，进一步增强光刻胶膜的附著力和耐蚀刻性。
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刻蚀：
利用刻蚀剂去除光刻胶图案未覆盖的区域，将光刻胶图案转移到下方的薄膜层上。
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剥离：
去除残留的光刻胶，完成图形转移过程。
光刻胶的类型与作用
光刻胶根据曝光后的溶解度变化可分为正性光刻胶和负性光刻胶 (Garza et al., 2017)[3] (Seo et al., 2004)[6] ：
1
正性光刻胶：
在曝光区域，光刻胶的溶解度增加，显影时被去除，从而在晶圆上留下未曝光区域的图案 (Garza et al., 2017)[3] (Seo et al., 2004)[6] 。
2
负性光刻胶：
负性光刻胶：与正性光刻胶相反，负性光刻胶在曝光区域发生化学变化，如交联，导致溶解度降低，显影时保留曝光区域，去除未曝光区域 (Garza et al., 2017)[3] (Seo et al., 2004)[6] 。 新型五聚体氯锡羧酸盐簇的合成，并探索了其在小剂量下作为高效负性光刻胶的应用 (Li et al., 2024)[7] 。通过电子束光刻，混合光刻胶在2080 μC cm −2 的剂量下实现了小的高分辨率图案 (HP = 20 nm) (Li et al., 2024)[7] 。
光刻胶在半导体制造中的重要性
光刻胶是实现半导体器件微型化和集成化的关键材料。随著集成电路的集成度不断提高，器件的尺寸越来越小，对光刻工艺的分辨率和精度要求也越来越高。光刻胶的性能直接决定了光刻工艺的质量和效率，从而影响著最终芯片的性能和可靠性。
例如，在极紫外（EUV）光刻中，光刻胶需要具备高吸收率、高分辨率和高蚀刻抗性等特点，以满足先进工艺节点的需求 (Jing-run et al., 2022)[5] . 新型光刻胶基体聚合物，基于乙烯基醚-马来酸酐（VEMA）交替共聚物，是为ArF单层光刻技术开发的 (Seo et al., 2004)[6]。
总结
总而言之，光刻胶在半导体制造中起著至关重要的作用，它是光刻工艺的核心材料，直接影响著芯片的性能和质量。随著半导体技术的不断发展，对光刻胶的性能要求也越来越高，光刻胶的研发和创新将继续推动半导体技术的进步 (LIU et al., 2016)[1] (Smith, 2020)[2] 。
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