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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(xué)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?qǐng)D案的媒介。光刻膠的英文名為resist，又翻譯為抗蝕劑、光阻等。因?yàn)楣饪棠z的作用就是作為抗刻蝕層保護(hù)襯底表面。光刻膠只是一種形象的說法，因?yàn)楣饪棠z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(dāng)紫外光或電子束的照射時(shí)，光刻膠材料本身的特性會(huì)發(fā)生改變，經(jīng)過顯影液顯影后，曝光的負(fù)性光刻膠或未曝光的正性光刻膠將會(huì)留在襯底表面，這樣就將設(shè)計(jì)的微納結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)移到了光刻膠上，而后續(xù)的刻蝕、沉積等工藝，就可進(jìn)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(fù)性光刻膠。正膠指的是聚合物的長鏈分子因光照而截?cái)喑啥替湻肿樱回?fù)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(fù)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(duì)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(yīng)的化學(xué)反應(yīng)；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(guān)內(nèi)容

光刻膠必須滿足幾個(gè)硬性指標(biāo)要求：高靈敏度，高對(duì)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(gè)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(jī)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(jié)構(gòu)。感光化合物控制樹脂定相的化學(xué)反應(yīng)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?yàn)槿軇┖推渌砑游锊慌c膠的感光反應(yīng)發(fā)生直接關(guān)系，它們不計(jì)入膠的成分。

在曝光過程中，正性膠通過感光化學(xué)反應(yīng)，切斷樹脂聚合體主鏈和從鏈之間的聯(lián)系，達(dá)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(fù)性膠，在感光反應(yīng)過程中主鏈的隨機(jī)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(fù)性膠則相反。負(fù)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(fù)膠，正性光刻膠比負(fù)性的精度要高，負(fù)膠顯影后圖形有漲縮，負(fù)性膠限制在2~3μm.，而正性膠的分辨力優(yōu)于0.5μm 導(dǎo)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(fù)性膠的分辨率，但是薄負(fù)性膠會(huì)影響。同種厚度的正負(fù)膠，在對(duì)于抗?jié)穹ê透g性方面負(fù)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(yīng)5～6h，然后減壓蒸餾去除水及未反應(yīng)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(yīng)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(jī)堿溶液做催化劑，控制反應(yīng)溫度30~35℃，滴加完畢后，繼續(xù)反應(yīng)1h。將反應(yīng)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(xiàng)指標(biāo)使之達(dá)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(jí))進(jìn)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。