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光刻胶
````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）等不同的材料按一定比例配制而成。
其中树脂是粘合剂（Binder），感光剂是一种光活性（Photoactivity）极强的化合物，它在光刻胶内的含量与树脂相当，两者同时溶解在溶剂中，以液态形式保存，以便于使用。
4.1光刻胶的分类
⑴负胶
1.特点
·曝光部分会产生交联（CrossLinking），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的制作中。
2.分类（按感光性树脂的化学结构分类）
常用的负胶主要有以下两类：
·聚肉桂酸酯类光刻胶
这类光刻胶的特点，是在感光性树脂分子的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（主要是环化橡胶）、
双叠氮型交联剂、增感剂和溶剂配制而成。
3.感光机理
1肉桂酸酯类光刻胶
KPR胶和OSR胶的感光性树脂分子结构如下：
在紫外线作用下，它们侧链上的肉桂酰官能团里的炭－炭双键发生二聚反应，引起聚合物分子间的交联，转变为不溶于现像液的物质。
KPR胶的光化学交联反应式如下：
这类光刻胶中的高分子聚合物，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的温度与时间。
2聚烃类—双叠氮类光刻胶
这类光刻胶的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，必须有作为交联剂的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，它和聚烃类树脂相作用，在聚合物分子之间形成桥键，变为三维结构的不溶性物质。
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的双氮烯自由基极易与环化橡胶分子发生双键交联（加成）和炭氢取代反应，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的结构；
·解像度高，耐DryEtch性强等。
2.分类（按感光性树脂的化学结构分类）
目前正胶常用的主要指邻－叠氮醌类光刻胶。
胶中所含邻－叠氮醌化合物
的化学结构式为：
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，形成相应的五元环烯酮化合物，在经水解生成溶于现像液的物质。
关于正胶现像机理有多种不同的说法，在光刻工艺技术现像部分6.3.4.⑷现像
机理中已作过详细的介绍，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光刻胶的使用性能和光刻胶理化性能的关系
光刻胶的
使用性能
光 刻 胶 的 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理想光刻胶的要求
光学特性
⒈照射能量的弥散小；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即使是膜薄，也很少有针孔等缺陷；⒉对各种腐蚀剂的抗蚀性强；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与衬底的粘附性好；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的杂志
4.4光刻胶与安全溶剂
4.5光刻胶的历史和发展
波长
g
i
KrF
Resist
8008900
365075007510
15A52A9
310038A9AR80
TDVR
PEX
Ballast
2,3,4-TriHBP
2,3,4,4'-TetraHBP
NonB.P.
NQD
NQD
PAG（含有酸发生剂）
SCUM少 多
Particle少多 较少 无
4.6正胶和负胶的特性比较
光刻胶
正胶
负胶
项目
（NQD系）
（橡胶）
解像度
O
X（2~3um）
现像液引起膨胀
感度
低
高
脱落
X
⊙
密着性
X（HMDS必要）
⊙
凝胶
易发生
不发生
耐湿刻性
X
O
耐干刻性
O
前烘
90~100（dryair）
85~100（N）
后烘
110~120（dryair）
140~160（N）
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