負(fù)性光刻膠簡(jiǎn)介

感光樹(shù)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(jiàn)圖光致抗蝕劑成像制版過(guò)程）。光刻膠廣泛用于印刷電路和集成電路的制造以及印刷制版等過(guò)程。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(jī)理和顯影原理，可分負(fù)性膠和正性膠兩類(lèi)。光照后形成不可溶物質(zhì)的是負(fù)性膠；反之，對(duì)某些溶劑是不可溶的，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。基于感光樹(shù)脂的化學(xué)結(jié)構(gòu)，光刻膠可以分為三種類(lèi)型。①光聚合型，采用烯類(lèi)單體，在光作用下生成自由基，自由基再進(jìn)一步引發(fā)單體聚合，后生成聚合物，具有形成正像的特點(diǎn)。②光分解型，采用含有疊氮醌類(lèi)化合物的材料，經(jīng)光照后,會(huì)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(kāi)，并使鏈與鏈之間發(fā)生交聯(lián)，形成一種不溶性的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，而起到抗蝕作用，這是一種典型的負(fù)性光刻膠。柯達(dá)公司的產(chǎn)品KPR膠即屬此類(lèi)。感光樹(shù)脂在用近紫外光輻照成像時(shí)，光的波長(zhǎng)會(huì)限制分辨率（見(jiàn)感光材料）的提高。為進(jìn)一步提高分辨率以滿足超大規(guī)模集成電路工藝的要求，必須采用波長(zhǎng)更短的輻射作為光源。由此產(chǎn)生電子束、X 射線和深紫外(<250nm)刻蝕技術(shù)和相應(yīng)的電子束刻蝕膠，X射線刻蝕膠和深紫外線刻蝕膠，所刻蝕的線條可細(xì)至1□m以下。

光刻是整個(gè)集成電路制造過(guò)程中耗時(shí)長(zhǎng)、難度大的工藝，耗時(shí)占IC制造50%左右，成本約占IC生產(chǎn)成本的1/3。光刻膠是光刻過(guò)程重要的耗材，光刻膠的質(zhì)量對(duì)光刻工藝有著重要影響。

光刻是將圖形由掩膜版上轉(zhuǎn)移到硅片上，為后續(xù)的刻蝕步驟作準(zhǔn)備。在光刻過(guò)程中，需在硅片上涂一層光刻膠，經(jīng)紫外線曝光后，光刻膠的化學(xué)性質(zhì)發(fā)生變化，在通過(guò)顯影后，被曝光的光刻膠將被去除，從而實(shí)現(xiàn)將電路圖形由掩膜版轉(zhuǎn)移到光刻膠上。再經(jīng)過(guò)刻蝕過(guò)程，實(shí)現(xiàn)電路圖形由光刻膠轉(zhuǎn)移到硅片上。在刻蝕過(guò)程中，光刻膠起防腐蝕的保護(hù)作用。

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如何選擇光刻膠

光刻膠必須滿足幾個(gè)硬性指標(biāo)要求：高靈敏度，高對(duì)比度，好的蝕刻阻抗性，高分辨力，易于處理，高純度，長(zhǎng)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(gè)性能是靈敏度和分辨力。大多數(shù)光刻膠是無(wú)定向的聚合體。當(dāng)溫度高于玻璃化轉(zhuǎn)換溫度，聚合體中相當(dāng)多的鏈條片以分子運(yùn)動(dòng)形式出現(xiàn)，因此呈粘性流動(dòng)。當(dāng)溫度低于玻璃化轉(zhuǎn)換溫度，鏈條片段的分子運(yùn)動(dòng)停止，聚合體表現(xiàn)為玻璃而不是橡膠。當(dāng)Tg低于室溫，膠視為橡膠。當(dāng)Tg高于室溫，膠被視為玻璃。由于溫度高于Tg時(shí)，聚合體流動(dòng)容易，于是加熱膠至它的玻璃轉(zhuǎn)化溫度一段時(shí)間進(jìn)行退火處理，可達(dá)到更穩(wěn)定的能量狀態(tài)。在橡膠狀態(tài)，溶劑可以容易從聚合體中去除，如軟烘培膠工藝。但此時(shí)膠的工作環(huán)境需要格外關(guān)注，當(dāng)軟化膠溫度大于Tg時(shí)，它容易除去溶劑，但也容易混入各種雜質(zhì)。一般來(lái)說(shuō)，結(jié)晶的聚合體不會(huì)用來(lái)作為膠，因?yàn)榻Y(jié)晶片的構(gòu)成阻止均一的各向同性的薄膜的形成。

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