光刻膠知識簡介.doc

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1、光刻膠知識簡介光刻膠知識簡介:???一.光刻膠的定義(photoresist)　　　又稱光致抗蝕劑，由感光樹脂、增感劑（見光譜增感染料）和溶劑三種主要成分組成的對光敏感的混合液體。感光樹脂經(jīng)光照后，在曝光區(qū)能很快地發(fā)生光固化反應(yīng)，使得這種材料的物理性能，特別是溶解性、親合性等發(fā)生明顯變化。經(jīng)適當(dāng)?shù)娜軇┨幚恚苋タ扇苄圆糠?，得到所需圖像（見圖光致抗蝕劑成像制版過程）。　　二.光刻膠的分類　　光刻膠的技術(shù)復(fù)雜，品種較多。根據(jù)其化學(xué)反應(yīng)機理和顯影原理，可分負性膠和正性膠兩類。光照后形成不可溶物質(zhì)的是負性膠；反之，對某

2、些溶劑是不可溶的，經(jīng)光照后變成可溶物質(zhì)的即為正性膠。利用這種性能，將光刻膠作涂層，就能在硅片表面刻蝕所需的電路圖形?！　』诟泄鈽渲幕瘜W(xué)結(jié)構(gòu)，光刻膠可以分為三種類型。　?、俟饩酆闲汀　〔捎孟╊悊误w，在光作用下生成自由基，自由基再進一步引發(fā)單體聚合，最后生成聚合物，具有形成正像的特點?！　、诠夥纸庑汀　〔捎煤携B氮醌類化合物的材料，經(jīng)光照后,會發(fā)生光分解反應(yīng),由油溶性變?yōu)樗苄?，可以制成正性膠.　　③光交聯(lián)型　　采用聚乙烯醇月桂酸酯等作為光敏材料,在光的作用下,其分子中的雙鍵被打開，并使鏈與鏈之間發(fā)生交聯(lián)，形成

3、一種不溶性的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，而起到抗蝕作用，這是一種典型的負性光刻膠?？逻_公司的產(chǎn)品KPR膠即屬此類。?　　三.光刻膠的化學(xué)性質(zhì)　　?????a、傳統(tǒng)光刻膠：正膠和負膠。?　　光刻膠的組成：樹脂（resin/polymer），光刻膠中不同材料的粘合劑，給與光刻膠的機械與化學(xué)性質(zhì)（如粘附性、膠膜厚度、熱穩(wěn)定性等）；感光劑，感光劑對光能發(fā)生光化學(xué)反應(yīng)；溶劑（Solvent），保持光刻膠的液體狀態(tài)，使之具有良好的流動性；添加劑（Additive），用以改變光刻膠的某些特性，如改善光刻膠發(fā)生反射而添加染色劑等?！　∝撔怨饪棠z

4、。樹脂是聚異戊二烯，一種天然的橡膠；溶劑是二甲苯；感光劑是一種經(jīng)過曝光后釋放出氮氣的光敏劑，產(chǎn)生的自由基在橡膠分子間形成交聯(lián)。從而變得不溶于顯影液。負性光刻膠在曝光區(qū)由溶劑引起泡漲；曝光時光刻膠容易與氮氣反應(yīng)而抑制交聯(lián)?！　≌怨饪棠z。樹脂是一種叫做線性酚醛樹脂的酚醛甲醛，提供光刻膠的粘附性、化學(xué)抗蝕性，當(dāng)沒有溶解抑制劑存在時，線性酚醛樹脂會溶解在顯影液中；感光劑是光敏化合物（PAC，PhotoActiveCompound），最常見的是重氮萘醌（DNQ），在曝光前，DNQ是一種強烈的溶解抑制劑，降低樹脂的溶解速

5、度。在紫外曝光后，DNQ在光刻膠中化學(xué)分解，成為溶解度增強劑，大幅提高顯影液中的溶解度因子至100或者更高。這種曝光反應(yīng)會在DNQ中產(chǎn)生羧酸，它在顯影液中溶解度很高。正性光刻膠具有很好的對比度，所以生成的圖形具有良好的分辨率。　　b、化學(xué)放大光刻膠（CAR，ChemicalAmplifiedResist）。　　樹脂是具有化學(xué)基團保護（t-BOC）的聚乙烯（PHS）。有保護團的樹脂不溶于水；感光劑是光酸產(chǎn)生劑（PAG，PhotoAcidGenerator），光刻膠曝光后，在曝光區(qū)的PAG發(fā)生光化學(xué)反應(yīng)會產(chǎn)生一種酸

6、。該酸在曝光后熱烘（PEB，PostExposureBaking）時，作為化學(xué)催化劑將樹脂上的保護基團移走，從而使曝光區(qū)域的光刻膠由原來不溶于水轉(zhuǎn)變?yōu)楦叨热苡谝运疄橹饕煞值娘@影液。化學(xué)放大光刻膠曝光速度非?？?，大約是DNQ線性酚醛樹脂光刻膠的10倍；對短波長光源具有很好的光學(xué)敏感性；提供陡直側(cè)墻，具有高的對比度；具有0.25μm及其以下尺寸的高分辨率?！　????四.光刻膠的技術(shù)參數(shù)　　a、分辨率（resolution)?區(qū)別硅片表面相鄰圖形特征的能力。一般用關(guān)鍵尺寸（CD，CriticalDimension

7、）來衡量分辨率。形成的關(guān)鍵尺寸越小，光刻膠的分辨率越好?！　、對比度（Contrast）。指光刻膠從曝光區(qū)到非曝光區(qū)過渡的陡度。對比度越好，形成圖形的側(cè)壁越陡峭，分辨率越好?！　、敏感度（Sensitivity）。光刻膠上產(chǎn)生一個良好的圖形所需一定波長光的最小能量值（或最小曝光量）。單位：毫焦/平方厘米或mJ/cm2。光刻膠的敏感性對于波長更短的深紫外光（DUV）、極深紫外光（EUV）等尤為重要。　　d、粘滯性/黏度（Viscosity）。衡量光刻膠流動特性的參數(shù)。粘滯性隨著光刻膠中的溶劑的減少而增加；高的

8、粘滯性會產(chǎn)生厚的光刻膠；越小的粘滯性，就有越均勻的光刻膠厚度。光刻膠的比重（SG，SpecificGravity）是衡量光刻膠的密度的指標(biāo)。它與光刻膠中的固體含量有關(guān)。較大的比重意味著光刻膠中含有更多的固體，粘滯性更高、流動性更差。粘度的單位：泊（poise），光刻膠一般用厘泊（cps，厘泊為1%泊）來度量。百分泊即厘泊為絕對粘滯率；運動粘滯率定義為：運動粘滯率=絕對粘滯率/比重。單位