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均一性與穩(wěn)定性控制

光刻膠是利用光化學(xué)反應(yīng)經(jīng)曝光,、顯影,、刻蝕,、去膠等工藝將需要的圖形從掩模版轉(zhuǎn)移到待加工襯底上的材料,。經(jīng)曝光后,，光刻膠在顯影液中溶解度會發(fā)生變化,，從而可以形成圖案。

光刻膠是國際上技術(shù)門檻最高的微電子化學(xué)品之一,，占芯片制造時間的40%~50%,，光刻膠是光刻工藝得以實現(xiàn)選擇性刻蝕的關(guān)鍵材料。光刻膠成分復(fù)雜,，主要成分有高分子樹脂,、色漿、單體,、感光引發(fā)劑,、溶劑以及添加劑。國內(nèi)缺乏生產(chǎn)光刻膠所需的原材料,，作為生產(chǎn)光刻膠最重要的色漿,，至今依賴日本，其核心技術(shù)至今被TOK,、JSR,、住友化學(xué)、信越化學(xué)等日本企業(yè)所壟斷,。開發(fā)光刻膠用的色漿,，具有重要得意義。^[1]

光刻膠涉及技術(shù)復(fù)雜，需從低聚物結(jié)構(gòu)設(shè)計和篩選,、合成工藝的確定和優(yōu)化,、活性單體的篩選和控制、色漿細(xì)度控制和穩(wěn)定,、產(chǎn)品配方設(shè)計和優(yōu)化,、產(chǎn)品生產(chǎn)工藝優(yōu)化和穩(wěn)定、最終使用條件匹配和寬容度調(diào)整等方面進(jìn)行調(diào)整,。^[1]

奧法美嘉平臺提供整套的光刻膠用色漿均一性與穩(wěn)定性解決方案,，可用于快速評估、優(yōu)化光刻膠色漿的配方和工藝：砂（珠）磨機(jī)對色漿進(jìn)行研磨分散處理,，高壓微射流均質(zhì)機(jī)對色漿漿料進(jìn)行分散均質(zhì)處理,、Nicomp粒度分析儀分析平均粒徑、AccuSizer顆粒計數(shù)器分析大粒子濃度,，Lum穩(wěn)定性分析儀快速分析色漿穩(wěn)定性,，Entegris-ANOW濾芯過濾雜質(zhì)及大顆粒。

光刻膠色漿制備流程概述

光刻膠色漿的制備工藝,，主要是涉及色漿配方（顏料,、分散劑、溶劑等）混合,，然后經(jīng)過砂(珠)磨機(jī)研磨分散,、高壓微射流均質(zhì)分散得到一定粒度分散的漿料，而后再通過濾芯對漿料進(jìn)行除雜（去除大顆粒,，金屬離子等污染物）,。

在色漿制備中的難點是色漿的團(tuán)聚現(xiàn)象，這既和配方的穩(wěn)定性有關(guān),，也和制備工藝機(jī)械能是否適中有關(guān)：過小的機(jī)械能不足以解開團(tuán)聚,；而過大的機(jī)械能則容易對粒子造成二次損壞，局部溫度過高,，降低穩(wěn)定性,；此外，制備工藝對大顆粒的去除效果會直接影響成品效果,。常規(guī)制備的色漿平均粒徑在20nm~100nm左右,。色漿的穩(wěn)定性不僅是對制備工藝優(yōu)化至關(guān)重要，更是直接影響成品色漿的存儲和使用,。

通過PSS的Nicomp粒度分析儀測試平均粒徑,、AccuSizer顆粒計數(shù)器測試過大顆粒濃度、Lum穩(wěn)定性分析儀快速篩選光刻膠用色漿配方穩(wěn)定性,。

圖1 光刻膠用色漿均一性解決方案

光刻膠用色漿粒度控制

目前部分低端光刻膠已實現(xiàn)國產(chǎn)化,，但高斷光刻膠仍依賴進(jìn)口。開發(fā)光刻膠遇到的一大難題是色漿這一原材料,，至今依賴日本,，其核心技術(shù)至今被日本企業(yè)所壟斷。光刻膠用色漿的粒徑大小,、粒徑分布,、均一性等因素對光刻膠性能以及后續(xù)工藝起著重要作用。在對光刻膠進(jìn)行考察時,，主要評估其平均粒徑大小,，大顆粒濃度、穩(wěn)定性等指標(biāo),。

HM&M珠磨機(jī)

常見分散方法的球磨法或砂磨機(jī),，在分散時物料、磨珠與機(jī)體之間的撞擊會對色漿中的顏料造成磨損,，磨損的材料進(jìn)入漿液中會變成難以除去的雜質(zhì),，這對漿料的純度產(chǎn)生不利的影響，此外,，機(jī)械力過大時局部升溫過快,，也會導(dǎo)致物料的不穩(wěn)定，影響后續(xù)的涂覆工藝,。日本HM&M珠磨機(jī)的ADV機(jī)型,，特殊設(shè)計的轉(zhuǎn)子，可對高粘度的漿料（高達(dá)2000mPas）的進(jìn)行納米級和微米級分散,，同時,，也能以更小的粒子損傷對漿料進(jìn)行分散，獲得粒子原有特性無損的產(chǎn)品,。磨珠磨損少,，能減少污染量。結(jié)構(gòu)設(shè)計上,，易于更換磨珠,，拆卸和清洗也十分方便。

高壓微射流均質(zhì)機(jī)

PSI-20高壓微射流均質(zhì)機(jī)（小試兼中試型）采用固定結(jié)構(gòu)的均質(zhì)腔,，通過電液傳動的增壓器使物料在高壓作用下以極大的速度流經(jīng)交互容腔的微管通道，物料流在此過程中受到高剪切力,、高碰撞力,、空穴效應(yīng)等物理作用，使得平均粒徑降低,、體系均一穩(wěn)定,，由此獲得理想的均質(zhì)、分散或乳化結(jié)果,。

平均粒徑檢測

色漿的粒徑對其后道的涂覆，色散效果等影響較大,，會影響顯色效果,，粒徑的控制是光刻膠用色漿的重要指標(biāo)。色漿在未經(jīng)分散時容易產(chǎn)生大團(tuán)聚物,，色漿中顏料顆粒大小增加形成大顆粒,，容易影響涂覆效果。適當(dāng)?shù)姆稚⒛茉黾由珴{的分散效果,，進(jìn)而影響涂覆顯色性能,。

Nicomp納米激光粒度儀系列

Nicomp系列納米激光粒度儀采用動態(tài)光散射原理檢測分析樣品的粒度分布，基于多普勒電泳光散射原理檢測ZETA電位,。

尾端大粒子濃度檢測

光刻膠用色漿，常用于彩膠制備,，用于TFT-LCD,，色漿中大顆粒的存在，會在涂覆后的屏上出現(xiàn)缺陷,，影響成品效果。而大顆粒的產(chǎn)生主要在于：1）制備工藝中本身沒有很好去除大顆粒2）配方不穩(wěn)定,，小顆粒聚集成大顆粒,。因此，對于大顆粒（尾端大粒子）的監(jiān)控,，對于篩選并優(yōu)化色漿漿料配方,，成品檢測具有重要意義。

AccuSizer顆粒計數(shù)器系列

AccuSizer系列在檢測液體中顆粒數(shù)量的同時精確檢測顆粒的粒度及粒度分布,，通過搭配不同傳感器,、進(jìn)樣器，適配不同的樣本的測試需求,，能快速而準(zhǔn)確地測量顆粒粒徑以及顆粒數(shù)量/濃度,。

穩(wěn)定性分析檢測

分散的光刻膠用色漿中的顏料粒子會隨著時間的變化發(fā)生再聚集,，在實際使用過程中，往往在采購?fù)晟珴{后的一段時間內(nèi)使用,，這就需要評估色漿存儲的穩(wěn)定性,。此外，在色漿的配方選擇及工藝優(yōu)化階段,，穩(wěn)定性的評估也非常重要,，通過快速評估穩(wěn)定性，可在研發(fā)階段對不同色漿配方進(jìn)行篩選,，對工藝進(jìn)行優(yōu)化,，大大縮短研發(fā)時間。

LUM穩(wěn)定性分析儀

Lum穩(wěn)定性分析儀可以直接測量整個樣品的分散體的穩(wěn)定性,，檢測和區(qū)分各種不穩(wěn)定現(xiàn)象,，如上浮,、絮凝、聚集,、聚結(jié),、沉降等，通過測量結(jié)果可用來開發(fā)新的配方和優(yōu)化現(xiàn)有的配方及工藝,。

? 快速,、直接測試穩(wěn)定性，無需稀釋,，溫度范圍寬廣 ? 可同時測8個樣品,，測量及辨別不同的不穩(wěn)定現(xiàn)象及不穩(wěn)定性指數(shù) ? 加速離心，最高等效2300倍重力加速度

過濾

在色漿制備過程中,，過濾可有效去除漿料中的尾端大顆粒和其他雜質(zhì),，過濾后的漿料相較于未過濾之前穩(wěn)定性更好，可為后續(xù)催化劑漿料涂覆工藝提供更好的原料,。過濾時使用不同的膜將會影響物理攔截,，吸附攔截等效果，需根據(jù)不同的工藝選擇能相容該產(chǎn)品的濾芯,。

Entegris-ANOW 濾芯

Entegris-Anow是一家高分子微孔膜過濾企業(yè),，專業(yè)從事MCE、Nylon,、PES,、PVDF、PTFE等（膜孔徑為0.03μm~10μm）微孔膜的研發(fā)及生產(chǎn),，具有二十多年服務(wù)與醫(yī)藥客戶經(jīng)驗,，并為全球生物制藥、醫(yī)療器械,、食品飲料,、實驗室分析、微電子及工業(yè)等領(lǐng)域的客戶提供過濾,、分離和凈化解決方案,。