负性光刻胶简介
感光树脂经光照后,在曝光区能很快地发生光固化反应,使得这种材料的物理性能,特别是溶解性、亲合性等发生明显变化。经适当的溶剂处理,溶去可溶性部分,得到所需图像(见图光致抗蚀剂成像制版过程)。光刻胶广泛用于印刷电路和集成电路的制造以及印刷制版等过程。光刻胶的技术复杂,品种较多。根据其化学反应机理和显影原理,可分负性胶和正性胶两类。光照后形成不可溶物质的是负性胶;反之,对某些溶剂是不可溶的,经光照后变成可溶物质的即为正性胶。利用这种性能,将光刻胶作涂层,就能在硅片表面刻蚀所需的电路图形。基于感光树脂的化学结构,光刻胶可以分为三种类型。①光聚合型,采用烯类单体,在光作用下生成自由基,自由基再进一步引发单体聚合,后生成聚合物,具有形成正像的特点。②光分解型,采用含有叠氮醌类化合物的材料,经光照后,会发生光分解反应,由油溶性变为水溶性,可以制成正性胶。③光交联型,采用聚乙烯醇月桂酸酯等作为光敏材料,在光的作用下,其分子中的双键被打开,并使链与链之间发生交联,形成一种不溶性的网状结构,而起到抗蚀作用,这是一种典型的负性光刻胶。柯达公司的产品KPR胶即属此类。感光树脂在用近紫外光辐照成像时,光的波长会限制分辨率(见感光材料)的提高。为进一步提高分辨率以满足超大规模集成电路工艺的要求,必须采用波长更短的辐射作为光源。由此产生电子束、X 射线和深紫外(<250nm)刻蚀技术和相应的电子束刻蚀胶,X射线刻蚀胶和深紫外线刻蚀胶,所刻蚀的线条可细至1□m以下。
光刻胶定义
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光刻胶是一大类具有光敏化学作用(或对电子能量敏感)的高分子聚合物材料,是转移紫外曝光或电子束曝照图案的媒介。光刻胶的英文名为resist,又翻译为抗蚀剂、光阻等。因为光刻胶的作用就是作为抗刻蚀层保护衬底表面。光刻胶只是一种形象的说法,因为光刻胶从外观上呈现为胶状液体。
光刻胶通常是以薄膜形式均匀覆盖于基材表面。当紫外光或电子束的照射时,光刻胶材料本身的特性会发生改变,经过显影液显影后,曝光的负性光刻胶或未曝光的正性光刻胶将会留在衬底表面,这样就将设计的微纳结构转移到了光刻胶上,而后续的刻蚀、沉积等工艺,就可进一步将此图案转移到光刻胶下面的衬底上,后再使用除胶剂将光刻胶除去就可以了。
光刻胶按其形成图形的极性可以分为:正性光刻胶和负性光刻胶。正胶指的是聚合物的长链分子因光照而截断成短链分子;负胶指的是聚合物的短链分子因光照而交链长链分子。 短链分子聚合物可以被显影液溶解掉,因此正胶的曝光部分被去掉,而负胶的曝光部分被保留。
光刻胶一般由4部分组成:树脂型聚合物(resin/polymer),溶剂(solvent),光活性物质(photoactive compound,PAC),添加剂(Additive)。 其中,树脂型聚合物是光刻胶的主体,它使光刻胶具有耐刻蚀性能;溶剂使光刻胶处于液体状态,便于涂覆;光活性物质是控制光刻胶对某一特定波长光/电子束/离子束/X射线等感光,并发生相应的化学反应;添加剂是用以改变光刻胶的某些特性,如控制胶的光吸收率/溶解度等。
光刻胶的作用有什么?
光刻是将图形由掩膜版上转移到硅片上,为后续的刻蚀步骤作准备。在光刻过程中,需在硅片上涂一层光刻胶,经紫外线曝光后,光刻胶的化学性质发生变化,在通过显影后,被曝光的光刻胶将被去除,从而实现将电路图形由掩膜版转移到光刻胶上。再经过刻蚀过程,实现电路图形由光刻胶转移到硅片上。在刻蚀过程中,光刻胶起防腐蚀的保护作用。
光刻胶的成分
树脂:光刻树脂是一种惰性的聚合物基质 ,是用来将其他材料聚合在一-起的粘合剂。 光刻胶的粘附性、胶膜厚度等都是树脂给的。
感光剂:感光剂是光刻胶的***部分,他对光形式的辐射能,特别在紫外区会发生反应。曝光时间、光源所发射光线的强,度都根据感光剂的特性选择决定的。
溶剂:光刻胶中容量较大的成分,感光剂和添加剂都是固体物质,为了方便均匀的涂覆,要将他们加入溶剂进行溶解,形成液态物质,并且使之具有良好的流动性,可以通过选择方式涂布在waf er表面。
添加剂:用以改变光刻胶的某些特性,如改善光刻胶发生反射而添加染色剂。
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