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负性光刻胶简介

感光树脂经光照后，在曝光区能很快地发生光固化反应，使得这种材料的物理性能，特别是溶解性、亲合性等发生明显变化。经适当的溶剂处理，溶去可溶性部分，得到所需图像（见图光致抗蚀剂成像制版过程）。光刻胶广泛用于印刷电路和集成电路的制造以及印刷制版等过程。光刻胶的技术复杂，品种较多。根据其化学反应机理和显影原理，可分负性胶和正性胶两类。光照后形成不可溶物质的是负性胶；反之，对某些溶剂是不可溶的，经光照后变成可溶物质的即为正性胶。利用这种性能，将光刻胶作涂层，就能在硅片表面刻蚀所需的电路图形。基于感光树脂的化学结构，光刻胶可以分为三种类型。①光聚合型，采用烯类单体，在光作用下生成自由基，自由基再进一步引发单体聚合，后生成聚合物，具有形成正像的特点。②光分解型，采用含有叠氮醌类化合物的材料，经光照后,会发生光分解反应,由油溶性变为水溶性，可以制成正性胶。③光交联型，采用聚乙烯醇月桂酸酯等作为光敏材料,在光的作用下,其分子中的双键被打开，并使链与链之间发生交联，形成一种不溶性的网状结构，而起到抗蚀作用，这是一种典型的负性光刻胶。柯达公司的产品KPR胶即属此类。感光树脂在用近紫外光辐照成像时，光的波长会限制分辨率（见感光材料）的提高。为进一步提高分辨率以满足超大规模集成电路工艺的要求，必须采用波长更短的辐射作为光源。由此产生电子束、X 射线和深紫外(<250nm)刻蚀技术和相应的电子束刻蚀胶，X射线刻蚀胶和深紫外线刻蚀胶，所刻蚀的线条可细至1□m以下。

光刻胶主要用于图形化工艺

以半导体行业为例,光刻胶主要用于半导体图形化工艺。图形化工艺是半导体制造过程中的***工艺。图形化可以简单理解为将设计的图像从掩模版转移到晶圆表面合适的位置。

一般来讲图形化主要包括光刻和刻蚀两大步骤,分别实现了从掩模版到光刻胶以及从光刻胶到晶圆表面层的两步图形转移,流程一般分为十步:1.表面准备,2.涂胶,3.软烘焙,4.对准和曝光,5.显影,6.硬烘焙,7.显影检查,8.刻蚀,9.去除光刻胶,10.终检查。

具体来说,在光刻前首先对于晶圆表面进行清洗,主要采用相关的湿化学品,包括氨水等。

晶圆清洗以后用旋涂法在表面涂覆一层光刻胶并烘干以后传送到光刻机里。在掩模版与晶圆进行***对准以后,光线透过掩模版把掩模版上的图形投影在光刻胶上实现曝光,这个过程中主要采用掩模版、光刻胶、光刻胶配套以及相应的气体和湿化学品。

对曝光以后的光刻胶进行显影以及再次烘焙并检查以后,实现了将图形从掩模版到光刻胶的次图形转移。在光刻胶的保护下,对于晶圆进行刻蚀以后剥离光刻胶然后进行检查,实现了将图形从光刻胶到晶圆的第二次图形转移。

目前主流的刻蚀办法是等离子体干法刻蚀,主要用到含氟和含体。

光刻胶的组成

光刻胶一般由4种成分组成:树脂型聚合物、光活性物质、溶剂和添加剂。树脂是光刻胶中占比较大的组分，构成光刻胶的基本骨架，主要决定曝光后光刻胶的基本性能，包括硬度、柔韧性、附着力、耐腐蚀性、热稳定性等。光活性物质是光刻胶的关键组分，对光刻胶的感光度、分辨率等其决定性作用。

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