正負性光刻膠分類
光刻膠主要由樹脂(Resin)、感光劑(Sensitizer)、溶劑(Solvent)及添加 劑(Additive)等不同的材料按一定比例配制而成。其中樹脂是粘合劑( Binder),感光劑是一種光活性(Photoactivity)極強的化合物,它在光刻膠內的 含量與樹脂相當,兩者同時溶解在溶劑中,以液態形式保存,以便于使用。
1.光刻膠的分類
⑴ 負膠
1. 特點
·曝光部分會產生交聯(Cross Linking),使其結構加強而不溶于現像液;
·而未曝光部分溶于現像液;
·經曝光、現像時,會有膨潤現像,導致圖形轉移不良,故負膠一般不用于特征尺寸小于3um的制作中。
2.分類(按感光性樹脂的化學結構分類)
常用的負膠主要有以下兩類:
·聚肉桂酸酯類光刻膠
這類光刻膠的特點,是在感光性樹脂分子的側鏈上帶有肉桂酸基感光性官能團。如聚乙烯醇肉桂酸酯(KPR膠)、聚乙烯氧乙基肉桂酸酯(OSR膠)等。
·聚烴類—雙疊氮類光刻膠
這種光刻膠又叫環化橡膠系光刻膠。它由聚烴類樹脂(主要是環化橡膠)、 雙疊氮型交聯劑、增感劑和溶劑配制而成。
3.感光機理
① 肉桂酸酯類光刻膠
KPR膠和OSR膠的感光性樹脂分子結構如下:
在紫外線作用下,它們側鏈上的肉桂酰官能團里的炭-炭雙鍵發生二聚反應,引起聚合物分子間的交聯,轉變為不溶于現像液的物質。KPR膠的光化學交聯反應式如下:
這類光刻膠中的高分子聚合物,不僅能在紫外線作用下發生交聯,而且在一定溫度以上也會發生交聯,從而在現像時留下底膜,所以要嚴格控制前烘的溫度與時間。
② 聚烴類—雙疊氮類光刻膠
這類光刻膠的光化學反應機理與前者不同,在紫外線作用下,環化橡膠 分子中雙鍵本身不能交聯,必須有作為交聯劑的雙疊氮化合物參加才能發生交聯反應。交聯劑在紫外線作用下產生雙自由基,它和聚烴類樹脂相作用,在聚合物分子之間形成橋鍵,變為三維結構的不溶性物質。
⑵ 正膠
1. 特點
·本身難溶于現像液,曝光后會離解成一種溶于現像液的結構;
·解像度高,耐Dry Etch性強等。
2. 分類(按感光性樹脂的化學結構分類)
目前正膠常用的主要指鄰-疊氮醌類光刻膠。
3. 正膠成分
4. 感光機理
鄰-疊氮醌化合物經紫外線照射后,分解釋放出N2,同時分子結構進行重 排,產生環收縮作用,形成相應的五元環烯酮化合物,在經水解生成溶于現像液的物質。
4.1光刻膠的使用性能和光刻膠理化性能的關系
4.2理想光刻膠的要求
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