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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(zhuǎn)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(yīng)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(dǎo)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(shù),主要使用正膠作為光刻膠。
光刻膠的相關(guān)內(nèi)容
光刻膠必須滿足幾個硬性指標要求:高靈敏度,高對比度,好的蝕刻阻抗性,高分辨力,易于處理,高純度,長壽命周期,低溶解度,低成本和比較高的玻璃化轉(zhuǎn)換溫度(Tg)。主要的兩個性能是靈敏度和分辨力。
感光膠的主要成分是樹脂或基體材料、感光化合物以及可控制光刻膠機械性能并使其保持液體狀態(tài)的溶劑。樹脂在曝光過程中改變分子結(jié)構(gòu)。感光化合物控制樹脂定相的化學(xué)反應(yīng)速度。溶劑使得膠能在圓片上旋轉(zhuǎn)擦敷并形成薄瞙。沒有感光化合物的光刻膠稱為單成分膠或單成分系統(tǒng),有一種感光劑的情形下,稱為二成分系統(tǒng)。因為溶劑和其他添加物不與膠的感光反應(yīng)發(fā)生直接關(guān)系,它們不計入膠的成分。
在曝光過程中,正性膠通過感光化學(xué)反應(yīng),切斷樹脂聚合體主鏈和從鏈之間的聯(lián)系,達到削弱聚合體的目的,所以曝光后的光刻膠在隨后顯影處理中溶解度升高。曝光后的光刻膠溶解速度幾乎是未曝光的光刻膠溶解速度的10倍。而負性膠,在感光反應(yīng)過程中主鏈的隨機十字鏈接更為緊密,并且從鏈下墜物增長,所以聚合體的溶解度降低。見正性膠在曝光區(qū)間顯影,負性膠則相反。負性膠由于曝光區(qū)間得到保留,漫射形成的輪廓使顯影后的圖像為上寬下窄的圖像,而正性膠相反,為下寬上窄的圖像。
光刻膠的組成
光刻膠一般由4種成分組成:樹脂型聚合物、光活性物質(zhì)、溶劑和添加劑。樹脂是光刻膠中占比較大的組分,構(gòu)成光刻膠的基本骨架,主要決定曝光后光刻膠的基本性能,包括硬度、柔韌性、附著力、耐腐蝕性、熱穩(wěn)定性等。光活性物質(zhì)是光刻膠的關(guān)鍵組分,對光刻膠的感光度、分辨率等其決定性作用。
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