[发明专利]一种光刻胶的润湿性的检测方法

说明书

本发明公开了一种光刻胶的润湿性的检测方法，属于半导体及晶圆、OLED、液晶屏等高精密加工技术领域。本检测方法通过检测液态光刻胶/硅片和固态光刻胶膜/水两个不同层的接触角的三明治效应，以及液态光刻胶的三明治效应分层表面张力，准确的分辨出了合格的光刻胶（进口）与国内光刻胶的区别，有效的避免了单一光刻胶膜静态接触角及增加、减少液体前进后退角法检测的效力差的问题，极大提升了国内光刻研制过程表征的准确性，在半导体、晶圆、硅片、新材料研究、仿生材料等行业具有非常高的作用，具有极高的推广价值。

技术领域

本发明涉及一种光刻胶的润湿性的检测方法，属于半导体及晶圆、OLED、液晶等高精密加工技术领域。

背景技术

光刻胶的润湿性，包括光刻胶的表面张力、光刻胶膜的水接触角等，是半导体、液晶等先进制造行业的生产的关键技术指标。长期以来，光刻胶的研制一直被日本、美国等少数公司所控制，国产替代光刻胶在实际应用时的良品率以及所应用的纳米级别远远无法满足先进制造的要求。目前，表征光刻胶性能的常规测试技术包括GPC测试交联度和分子量、粘度和流变、固含量、水分含量、金属离子浓度、颗粒度、折射率和消光系数、膜厚度、接触角等等。目前的检测中，绝大多数国产替代光刻胶的数据包括常规的润湿性（静态接触角、增加/减少液体法前进后退角）基本与国外先进的光刻胶的数据基本接近甚至超过，但是，在实际应用中，使用国产替代光刻胶的良品率与国外先进产品的区别仍然非常大。其实，光刻胶在半导体制程中的应用，非常关键的一个指标就是界面化学领域的润湿性，如果有效、真正解决润湿性问题，是提升国产光刻胶合格率和性能的关键。

本公司专利《利用表面张力三明治效应检测牛奶SDS的方法和装置》（专利号：201611028923.3）在世界上首次提出了界面化学领域吸附存在三明治效应。根据三明治效应原理，如图1所示，光刻胶的吸附原理包括：

1、液态光刻胶的吸附。液态光刻胶滴到硅片等固体材料后，会出现明显的三明治效应，即光刻胶与硅片接触的下层纳米层的界面张力与光刻胶与空气间的上层纳米层的界面张力会出现明显不同。

2、固体光刻胶膜的吸附。固态光刻胶膜固化到硅片等固体材料后，固态光刻胶膜与硅片界面的下层纳米层界面能与光刻胶膜与空气的上层纳米界面能会出现明显的不同。

在光刻胶应用界面化学的原理时，光刻胶或光刻胶膜的界面张力三明治效应至为关键。

专利《Tunable Contact angle process for immersion lithography Topcoatsand photoresist》 （专利号：US8435719B2）提出了一种前进后退角法表征光刻胶润湿性的方式。通过旋转光刻胶表面的水滴，离心力形成一边角度大、一边角度小的前进（大）和后退角。通过增加涂层来改善光刻胶的水接触角，并通过旋转式前进后退角的方式来表征。本专利测试的层是新增加涂层与水滴的界面性质。与本专利所述光刻胶的三明治效应原理的分层吸附完全不一致。

专利《Method using specific contact angle for immersion lithography》（专利号：US2006/0110945A1）提出了一种湿法条件下光刻的接触角控制办法。专利《Composition for formation of upper layer film, and method for formation ofphotoresist pattern》（专利号：US2010/0021852A1）提出了表征上层材料润湿性的方法，包括上层纳米层的接触角范围为70-85°，特别的样品为70-76°，同时，需要测试后退角，格条件为》70°。专利《光刻组合物和光刻方法》（专利号：201210189046.3）同样提出了高后退角（75-85°）作为表征光刻胶润湿性的方法。这三个专利的表征对像仅仅是光刻胶材料与水接触角纳米层的润湿性进行有效控制。但是，对于光刻胶本身的其中润湿性因其采用胶的品质好而被忽略。本专利需要提供一种有效的复现国外先进技术的替代品的技术检测方法，因而，更需要全面而准确的方法，而不能仅仅的使用现有专利技术。