````4、光刻胶
光刻胶主要由树脂(Resin)、感光剂(Sensitizer)、溶剂(Solvent)及添加剂(Additive)等不同得材料按一定比例配制而成。
其中树脂就是粘合剂(Binder),感光剂就是一种光活性(Photoactivity)极强得化合物,它在光刻胶内得含量与树脂相当,两者同时溶解在溶剂中,以液态形式保存,以便于使用.
4、1 光刻胶得分类
⑴负胶
1.特点
·曝光部分会产生交联(Cross Linking),使其结构加强而不溶于现像
液;
·而未曝光部分溶于现像液;
·经曝光、现像时,会有膨润现像,导致图形转移不良,故负胶一般不用于
特征尺寸小于3um得制作中。
2.分类(按感光性树脂得化学结构分类)
常用得负胶主要有以下两类:
·聚肉桂酸酯类光刻胶
这类光刻胶得特点,就是在感光性树脂分子得侧链上带有肉桂酸基感光性官
能团.如聚乙烯醇肉桂酸酯(KPR胶)、聚乙烯氧乙基肉桂酸酯(OSR胶)等。
·聚烃类—双叠氮类光刻胶
这种光刻胶又叫环化橡胶系光刻胶。
它由聚烃类树脂(主要就是环化橡
胶)、
双叠氮型交联剂、增感剂与溶剂配制而成。
3.感光机理
①肉桂酸酯类光刻胶
KPR胶与OSR胶得感光性树脂分子结构如下:
在紫外线作用下,它们侧链上得肉桂酰官能团里得炭-炭双键发生二聚反应,引起聚合物分子间得交联,转变为不溶于现像液得物质。
KPR胶得光化学交联反应式如下:
这类光刻胶中得高分子聚合物,不仅能在紫外线作用下发生交联,而且在一定温度以上也会发生交联,从而在现像时留下底膜,所以要严格控制前烘得温度与时间.
②聚烃类—双叠氮类光刻胶
这类光刻胶得光化学反应机理与前者不同,在紫外线作用下,环化橡胶分子中双键本身不能交联,必须有作为交联剂得双叠氮化合物参加才能发生交联反应.交联剂在紫外线作用下产生双自由基,它与聚烃类树脂相作用,在聚合物分子之间形成桥键,变为三维结构得不溶性物质。
其光化学反应工程如下:
首先,双叠氮交联剂按以下方式进行光化学分解反应:
双叠氮交联剂分解后生成得双氮烯自由基极易与环化橡胶分子发生双键交联(加成)与炭氢取代反应,机理如下:
⑵正胶
1.特点
·本身难溶于现像液,曝光后会离解成一种溶于现像液得结构;
·解像度高,耐Dry Etch性强等。
2.分类(按感光性树脂得化学结构分类)
目前正胶常用得主要指邻—叠氮醌类光刻胶。
胶中所含邻-叠氮醌化合物得化学结构式为:
3.正胶成分
4.感光机理
邻-叠氮醌化合物经紫外线照射后,分解释放出N2,同时分子结构进行重排,产生环收缩作用,形成相应得五元环烯酮化合物,在经水解生成溶于现像液得物质。
关于正胶现像机理有多种不同得说法,在光刻工艺技术现像部分6.3。
4、⑷
现像
机理中已作过详细得介绍,这里不再详述。
正胶感光机理如下:
·未曝光部分与光刻胶(PAC)在现像液作用下以偶氮基结合,抑制树脂溶于现像液, 机理如下:
4、2 光刻胶得使用性能与光刻胶理化性能得关系
光刻胶得使用性能
光刻胶得理化性质
聚合物特性粘度水分增感剂浓度金属离子含量溶剂组成
粘附性√√√分辨率√√
抗蚀性√√√√图像稳定性√√
针孔√√
光敏性√√
涂层厚度√
4、3 理想光刻胶得要求
光学特性⒈照射能量得弥散小;⒉吸收率大
光化学特性⒈感度高;⒉成像反差大;⒊不容易受周围气氛影响
图形形成特性⒈即使膜较厚,分辨率也高;⒉图形边缘陡直
⒊尺寸重复性好;⒋现像处理后,无残留底膜及边缘锯齿
药品特性⒈即使就是膜薄,也很少有针孔等缺陷;⒉对各种腐蚀剂得抗
蚀性强;⒊经各种药品处理不变质;⒋易剥离,不易残留机械特性⒈脆性小;⒉与衬底得粘附性好;⒊胶膜表面粘性小
热特性⒈在前烘中热底膜少;⒉在后烘中没有尺寸变化
大生产特性⒈在材料质量、生产技术方面稳定,没有偏差;
⒉工艺宽容度大
杂志不含有对元件特性有不良影响得杂志
4、4 光刻胶与安全溶剂
4、5 光刻胶得历史与发展
SCUM少多
Particle少多较少无4、6正胶与负胶得特性比较。