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光刻膠是什么材料

光刻膠是微電子技術(shù)中微細(xì)圖形加工的關(guān)鍵材料之一，特別是近年來(lái)大規(guī)模和超大規(guī)模集成電路的發(fā)展，更是大大促進(jìn)了光刻膠的研究開(kāi)發(fā)和應(yīng)用。印刷工業(yè)是光刻膠應(yīng)用的另一重要領(lǐng)域。

1、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。

2、普通的光刻膠在成像過(guò)程中，由于存在一定的衍射、反射和散射，降低了光刻膠圖形的對(duì)比度，從而降低了圖形的分辨率。隨著曝光加工特征尺寸的縮小，入射光的反射和散射對(duì)提高圖形分辨率的影響也越來(lái)越大。為了提高曝光系統(tǒng)分辨率的性能，人們正在研究在曝光光刻膠的表面覆蓋抗反射涂層的新型光刻膠技術(shù)。該技術(shù)的引入，可明顯減小光刻膠表面對(duì)入射光的反射和散射，從而改善光刻膠的分辨率性能，但由此將引起工藝復(fù)雜性和光刻成本的增加。

負(fù)性光刻膠原理

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

原理

光刻膠在接受一定波長(zhǎng)的光或者射線時(shí),會(huì)相應(yīng)的發(fā)生一種光化學(xué)反應(yīng)或者激勵(lì)作用。光化學(xué)反應(yīng)中的光吸收是在化學(xué)鍵合中起作用的處于原子外層的電子由基態(tài)轉(zhuǎn)入激勵(lì)態(tài)時(shí)引起的。對(duì)于有機(jī)物，基態(tài)與激勵(lì)態(tài)的能量差為3~6eV，相當(dāng)于該能量差的光(即波長(zhǎng)為0.2~0.4μm的光)被有機(jī)物強(qiáng)烈吸收，使在化學(xué)鍵合中起作用的電子轉(zhuǎn)入激勵(lì)態(tài)。化學(xué)鍵合在受到這種激勵(lì)時(shí)，或者分離或者改變鍵合對(duì)象，發(fā)生化學(xué)變化。電子束、X射線及離子束(即被加速的粒子)注入物質(zhì)后，因與物質(zhì)具有的電子相互作用，能量逐漸消失。電子束失去的能量轉(zhuǎn)移到物質(zhì)的電子中，因此生成激勵(lì)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(xué)反應(yīng)。

光刻膠的生產(chǎn)步驟　　

1、準(zhǔn)備基質(zhì)：在涂布光阻劑之前，硅片一般要進(jìn)行處理，需要經(jīng)過(guò)脫水烘培蒸發(fā)掉硅片表面的水分，并涂上用來(lái)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(gè)平整的金屬托盤(pán)上，托盤(pán)內(nèi)有小孔與真空管相連，硅片就被吸在托盤(pán)上，這樣硅片就可以與托盤(pán)一起旋轉(zhuǎn)。

3、軟烘干：也稱(chēng)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(guò)在較高溫度下進(jìn)行烘培，可以使溶劑從光刻膠中揮發(fā)出來(lái)，從而降低了灰塵的玷污。

4、曝光：曝光過(guò)程中，光刻膠中的感光劑發(fā)生光化學(xué)反應(yīng)，從而使正膠的感光區(qū)、負(fù)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(xué)反應(yīng)，變?yōu)橐蚁┩M(jìn)一步水解為茚并羧酸，羧酸對(duì)堿性溶劑的溶解度比未感光的感光劑高出約100倍，同時(shí)還會(huì)促進(jìn)酚醛樹(shù)脂的溶解。于是利用感光與未感光的光刻膠對(duì)堿性溶劑的不同溶解度，就可以進(jìn)行掩膜圖形的轉(zhuǎn)移。

5、顯影（development） ：經(jīng)顯影，正膠的感光區(qū)、負(fù)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(lái)，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(zhuān)門(mén)的顯影液，以保證高質(zhì)量的顯影效果。

6、硬烘干：也稱(chēng)堅(jiān)膜。顯影后，硅片還要經(jīng)過(guò)一個(gè)高溫處理過(guò)程，主要作用是除去光刻膠中剩余的溶劑，增強(qiáng)光刻膠對(duì)硅片表面的附著力，同時(shí)提高光刻膠在刻蝕和離子注入過(guò)程中的抗蝕性和保護(hù)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(hù)層，可以將其除去，稱(chēng)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(wú)機(jī)溶劑去膠。