負性光刻膠原理

又稱光致抗蝕劑，是一種由感光樹脂、增感劑（見光譜增料）和溶劑三種主要成分組成的對光敏感的混合液體。

原理

光刻膠在接受一定波長的光或者射線時,會相應的發(fā)生一種光化學反應或者激勵作用。光化學反應中的光吸收是在化學鍵合中起作用的處于原子外層的電子由基態(tài)轉入激勵態(tài)時引起的。對于有機物，基態(tài)與激勵態(tài)的能量差為3~6eV，相當于該能量差的光(即波長為0.2~0.4μm的光)被有機物強烈吸收，使在化學鍵合中起作用的電子轉入激勵態(tài)?；瘜W鍵合在受到這種激勵時，或者分離或者改變鍵合對象，發(fā)生化學變化。電子束、X射線及離子束(即被加速的粒子)注入物質后，因與物質具有的電子相互作用，能量逐漸消失。電子束失去的能量轉移到物質的電子中，因此生成激勵狀態(tài)的電子或二次電子或離子。這些電子或離子均可誘發(fā)光刻膠的化學反應。

光刻膠的概述　　

光刻膠也稱為光致抗蝕劑，是一種光敏材料，它受到光照后特性會發(fā)生改變。光刻膠主要用來將光刻掩膜版上的圖形轉移到晶圓片上。

光刻膠有正膠和負膠之分。正膠經(jīng)過曝光后，受到光照的部分變得容易溶解，經(jīng)過顯影后被溶解，只留下未受光照的部分形成圖形；而負膠卻恰恰相反，經(jīng)過曝光后，受到光照的部分會變得不易溶解，經(jīng)過顯影后，留下光照部分形成圖形。

負膠在光刻工藝上應用早，其工藝成本低、產(chǎn)量高，但由于它吸收顯影液后會膨脹，導致其分辨率（即光刻工藝中所能形成圖形）不如正膠，因此對于亞微米甚至更小尺寸的加工技術，主要使用正膠作為光刻膠。

光刻膠的生產(chǎn)步驟　　

1、準備基質：在涂布光阻劑之前，硅片一般要進行處理，需要經(jīng)過脫水烘培蒸發(fā)掉硅片表面的水分，并涂上用來增加光刻膠與硅片表面附著能力的化合物以及硅二乙胺。

2、涂布光阻劑（photo resist）：將硅片放在一個平整的金屬托盤上，托盤內有小孔與真空管相連，硅片就被吸在托盤上，這樣硅片就可以與托盤一起旋轉。

3、軟烘干：也稱前烘。在液態(tài)的光刻膠中，溶劑成分占65％－85％，甩膠之后雖然液態(tài)的光刻膠已經(jīng)成為固態(tài)的薄膜，但仍有10％－30％的溶劑，容易玷污灰塵。通過在較高溫度下進行烘培，可以使溶劑從光刻膠中揮發(fā)出來，從而降低了灰塵的玷污。

4、曝光：曝光過程中，光刻膠中的感光劑發(fā)生光化學反應，從而使正膠的感光區(qū)、負膠的非感光區(qū)能夠溶解于顯影液中。正性光刻膠中的感光劑DQ發(fā)生光化學反應，變?yōu)橐蚁┩?，進一步水解為茚并羧酸，羧酸對堿性溶劑的溶解度比未感光的感光劑高出約100倍，同時還會促進酚醛樹脂的溶解。于是利用感光與未感光的光刻膠對堿性溶劑的不同溶解度，就可以進行掩膜圖形的轉移。

5、顯影（development） ：經(jīng)顯影，正膠的感光區(qū)、負膠的非感光區(qū)溶解于顯影液中，曝光后在光刻膠層中的潛在圖形，顯影后便顯現(xiàn)出來，在光刻膠上形成三位圖形。為了提高分辨率，幾乎每一種光刻膠都有專門的顯影液，以保證高質量的顯影效果。

6、硬烘干：也稱堅膜。顯影后，硅片還要經(jīng)過一個高溫處理過程，主要作用是除去光刻膠中剩余的溶劑，增強光刻膠對硅片表面的附著力，同時提高光刻膠在刻蝕和離子注入過程中的抗蝕性和保護能力。

7、刻（腐）蝕或離子注入

8、去膠：刻蝕或離子注入之后，已經(jīng)不再需要光刻膠作保護層，可以將其除去，稱為去膠，分為濕法去膠和干法去膠，其中濕法去膠又分去膠和無機溶劑去膠。