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發(fā)布時間：2021-07-25 16:12
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光刻膠定義
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光刻膠是一大類具有光敏化學作用(或?qū)﹄娮幽芰棵舾?的高分子聚合物材料，是轉(zhuǎn)移紫外曝光或電子束曝照圖案的媒介。光刻膠的英文名為resist，又翻譯為抗蝕劑、光阻等。因為光刻膠的作用就是作為抗刻蝕層保護襯底表面。光刻膠只是一種形象的說法，因為光刻膠從外觀上呈現(xiàn)為膠狀液體。
光刻膠通常是以薄膜形式均勻覆蓋于基材表面。當紫外光或電子束的照射時，光刻膠材料本身的特性會發(fā)生改變，經(jīng)過顯影液顯影后，曝光的負性光刻膠或未曝光的正性光刻膠將會留在襯底表面，這樣就將設計的微納結構轉(zhuǎn)移到了光刻膠上，而后續(xù)的刻蝕、沉積等工藝，就可進一步將此圖案轉(zhuǎn)移到光刻膠下面的襯底上，后再使用除膠劑將光刻膠除去就可以了。
光刻膠按其形成圖形的極性可以分為：正性光刻膠和負性光刻膠。正膠指的是聚合物的長鏈分子因光照而截斷成短鏈分子；負膠指的是聚合物的短鏈分子因光照而交鏈長鏈分子。 短鏈分子聚合物可以被顯影液溶解掉，因此正膠的曝光部分被去掉，而負膠的曝光部分被保留。
光刻膠一般由4部分組成：樹脂型聚合物（resin/polymer），溶劑（solvent），光活性物質(zhì)（photoactive compound，PAC），添加劑（Additive）。 其中，樹脂型聚合物是光刻膠的主體，它使光刻膠具有耐刻蝕性能；溶劑使光刻膠處于液體狀態(tài)，便于涂覆；光活性物質(zhì)是控制光刻膠對某一特定波長光/電子束/離子束/X射線等感光，并發(fā)生相應的化學反應；添加劑是用以改變光刻膠的某些特性，如控制膠的光吸收率/溶解度等。
光刻膠的相關內(nèi)容
光刻膠必須滿足幾個硬性指標要求：高靈敏度，高對比度，好的蝕刻阻抗性，高分辨力，易于處理，高純度，長壽命周期，低溶解度，低成本和比較高的玻璃化轉(zhuǎn)換溫度（Tg）。主要的兩個性能是靈敏度和分辨力。
感光膠的主要成分是樹脂或基體材料、感光化合物以及可控制光刻膠機械性能并使其保持液體狀態(tài)的溶劑。樹脂在曝光過程中改變分子結構。感光化合物控制樹脂定相的化學反應速度。溶劑使得膠能在圓片上旋轉(zhuǎn)擦敷并形成薄瞙。沒有感光化合物的光刻膠稱為單成分膠或單成分系統(tǒng)，有一種感光劑的情形下，稱為二成分系統(tǒng)。因為溶劑和其他添加物不與膠的感光反應發(fā)生直接關系，它們不計入膠的成分。
在曝光過程中，正性膠通過感光化學反應，切斷樹脂聚合體主鏈和從鏈之間的聯(lián)系，達到削弱聚合體的目的，所以曝光后的光刻膠在隨后顯影處理中溶解度升高。曝光后的光刻膠溶解速度幾乎是未曝光的光刻膠溶解速度的10倍。而負性膠，在感光反應過程中主鏈的隨機十字鏈接更為緊密，并且從鏈下墜物增長，所以聚合體的溶解度降低。見正性膠在曝光區(qū)間顯影，負性膠則相反。負性膠由于曝光區(qū)間得到保留，漫射形成的輪廓使顯影后的圖像為上寬下窄的圖像，而正性膠相反，為下寬上窄的圖像。
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一般來說線寬的用正膠,線窄的用負膠，正性光刻膠比負性的精度要高，負膠顯影后圖形有漲縮，負性膠限制在2~3μm.，而正性膠的分辨力優(yōu)于0.5μm 導致影響精度，正性膠則無這方面的影響。雖然使用更薄的膠層厚度可以改善負性膠的分辨率，但是薄負性膠會影響。同種厚度的正負膠，在對于抗?jié)穹ê透g性方面負膠更勝一籌，正膠難以企及。
正性光刻膠的操作工藝
(1)合成醛樹脂。將原料混和甲醛送人不銹鋼釜，加入適量草酸為催化劑，加熱回流反應5～6h，然后減壓蒸餾去除水及未反應的單體酚，得到醛樹脂。(2)合成感光劑。在裝有攪拌器的夾套反應罐中，先將三羥基二苯甲酮和215酰氯加至中攪拌下溶解，待完全溶解后，滴加有機堿溶液做催化劑，控制反應溫度30~35℃，滴加完畢后，繼續(xù)反應1h。將反應液沖至水中，感光劑析出，離心分離，干燥。(3)配膠。將合成的樹脂、感光劑與溶劑及添加劑按一定比例混合配膠，然后調(diào)整膠的各項指標使之達到要求。后過濾分裝，光刻膠首先經(jīng)過板框式過濾器粗濾，然后轉(zhuǎn)入超凈間(100級)進行超凈過濾，濾膜孔徑0.2mm，經(jīng)超凈過濾的膠液分裝即為成品。
