电子束固化光致抗蚀剂的电绝缘性和化学性能.ppt

电子束固化光致抗蚀剂的电绝缘性和化学性能 DielectricandChemicalCharacteristicsofElectronBeamCuredPhotoresist 内容安排 摘要 Abstract 简介 Introduction 实验部分 Experiment 结果与讨论 ResultsandDiscussion 总结 Conclusions 一 摘要 Abstract 本文研究了电子束 EB 固化光致抗蚀剂的介电性能和化学变化 以及与标准热固化光刻胶的对比 研究所用的材料是AZP4620 一种以临叠氮萘醌 多甲酚为主的正性光刻胶 主要用于厚胶片 将此将光刻胶涂于硅晶片上 并用不同强度的电子束辐射固化 然后将辐射部分胶片的介电性能和化学变化同普通热固化的进行对比 二 简介 Introduction 光刻胶的固化方式 1 热固化 thermalcure 在半导体工业上 标准的固化方法是通过强对流烘箱或电炉进行热固化 为了提高和稳定胶的整体性能以及提高它对基材的粘接性能 通常需要进行后固化处理 2 紫外光固化 UVcure 主要应用于集成电路方面 光刻胶外层暴露于紫外照辐射的部分发生固化 固化厚度在200 320nm之间 由于光刻胶中多甲酚树脂对短波的强烈吸收使得固化层的形成 所以只渗透到胶面100nm 固化层在高温环境下依旧保持稳定 3 电子束固化 electronbeamcure 一种固化速度快 能耗低 溶剂排放量少的固化方式 交联机制是由高能电子引发的 电子束流量决定其最终的固化程度 另一个重要参数是加速电压强度 它决定了电子的能量和刻蚀的厚度 由于电子没有被吸收 所以EB固化不受膜厚度的限制 可用于厚膜制造 电子穿透程度将决定光刻胶膜的表面均一性 高聚物的介电性能 DielectricPropertiesOfPolymers 绝缘性通常是指当施加一个大电压时 材料是电流的不良导体 在集成电路的制造中 最常用的两种绝缘体材料分别是二氧化硅和氮化硅 它们都可以热成长或沉积 这些材料在设备中的主要作用是防止表层金属和底层金属接触造成短路 在集成电路制造中用的最多的就是聚酰亚胺了 它具有优良的电性能 热性能和机械性能 绝缘材料的电绝缘性受很多因素的影响 它们包括测试材料的几何形状 时间 温度 湿度以及它所包含的杂质 机械压力 频率和施加电压的大小等 1 介电常数 DielectricConstant 介电常数可以定义为物质对静电力从一个带电体到另一个带电体传输的抵抗能力 也可表示为电容器中充满高分子物质时的电容和当它是真空时候的电容比率 介电常数和好几个因素有关 比如偶极矩 极性 电压等都影响介电常数 2 击穿电压 DielectricBreakdownVoltage 当电压施加于材料时达到一定强度时 材料将不能保持而失去原有介电性能 这个使材料失去介电性能的电压就称之为击穿电压 材料的电击穿不能用一个量来定义 几何形状 厚度 面积 外形等都极大的影响其击穿电压 三 实验部分 experimental 1 光刻胶的固化 ResistCuring 将AZP4620涂在在两次抛光的硅晶片和镀金的晶片上 在对流烘箱里100 C固化30min 光刻胶的厚度大约是6微米 对于镀金的晶片 在固化前在光刻胶胶片的两边刮两道1inch的条带以便露出金质电极 将晶片分成两部分 其中一部分 包括两次抛光的和镀金的 在热烘箱中用标准的热固化 另一部分在电子束固化系统中运用电子束固化 其中分别用250 500 1000 2000 4000 8000 10000 15000 20000uC cm2的强度进行电子辐射 测得光刻胶固化前后的厚度 2 介电常数的测定 DielectricConstantMeasurement 用之前的有镀金涂层的晶片 通过一遮光板用上层镀金电极在光刻胶片的上面进行沉积 遮光板有一5mm直径的孔用于电极的沉积 两电极用分别用电线相连 两电极间的电容通过HP4192A电阻分析仪配合HP1604A测试仪测得 介电常数可用下式求得 其中厚度通过测试得到 面积是上面电极沉积孔大小 为 1 9635e 5m2 基本介电常数为8 85e 12F m 3 击穿电压的测定 BreakdownVoltageMeasurement 用同样的电极进行测试 测试用KeithleyModel485匹克安培计和斯坦福研究的PS350电压供给器连于两电极之间 通过不断增加电压直到材料发生介电破坏 这时通过连接的电脑读得击穿电压 每个晶片测10次 四 结果与讨论 ResultsandDiscussion 4 1厚度测试光刻胶的厚度变化与固化的条件有关 光刻胶在热固化过程中膜的厚度降低了40 而用电子束固化约降低2 差异很大 另外 用电子束固化时 随着电子束强度的增加膜厚度损失更严重 电子束强度的增加使交联速度增加 因此出现该结果 如下图 4 2电绝缘性能包括介电常数和击穿电压的测试 以下两图分别是介电常数和击穿电压的测试结果 结论 Conclusion 1 光刻胶在用两种不同的固化方法固化时 最后所得的膜厚度有很大的区别 热固化损失较大 而电子束固化损失较小 另外 电子束强度不同所得膜厚度也是不一样的 2 两种方法测得的介电常数和击穿电压在统计学上没有差别 介电常数除电子束