最近有人問我光刻膠曝光的原理和正負光刻膠的主要組分是什么,我也只是知道是這么一回事,但是里面包含許多專有名詞還是挺拗口的,反正我是不想去記它。
今天剛好找了一下以前的筆記,大家可以復習一下,寫材料的時候也能從copy一下。
首先,是光刻的工序
光刻膠分兩種,一種正光刻膠、一種負光刻膠,出來的效果圖如上。
①正性光致抗蝕劑:受光照部分發生降解反應而能為顯影液所溶解。留下的非曝光部分的圖形與掩模版一致。正性抗蝕劑具有分辨率高、對駐波效應不敏感、曝光容限大、針孔密度低和無毒性等優點,適合于高集成度器件的生產。②負性光致抗蝕劑:受光照部分產生交鏈反應而成為不溶物,非曝光部分被顯影液溶解,獲得的圖形與掩模版圖形互補。負性抗蝕劑的附著力強、靈敏度高、顯影條件要求不嚴,適于低集成度的器件的生產。
光刻膠的組成:樹脂(resin/polymer),光刻膠中不同材料的粘合劑,給與光刻膠的機械與化學性質(如粘附性、膠膜厚度、熱穩定性等);感光劑,感光劑對光能發生光化學反應;溶劑(Solvent),保持光刻膠的液體狀態,使之具有良好的流動性;添加劑(Additive),用以改變光刻膠的某些特性,如改善光刻膠發生反射而添加染色劑等。
例如臺灣的一款正膠成分如下
負性光刻膠。樹脂是聚異戊二烯,一種天然的橡膠;溶劑是二甲苯;感光劑是一種經過曝光后釋放出氮氣的光敏劑,產生的自由基在橡膠分子間形成交聯。從而變得不溶于顯影液。負性光刻膠在曝光區由溶劑引起泡漲;曝光時光刻膠容易與氮氣反應而抑制交聯。
例如一款負膠的主要成分:
正性光刻膠。樹脂是一種叫做線性酚醛樹脂的酚醛甲醛,提供光刻膠的粘附性、化學抗蝕性,當沒有溶解抑制劑存在時,線性酚醛樹脂會溶解在顯影液中;感光劑是光敏化合物(PAC,Photo Active Compound),最常見的是重氮萘醌(DNQ),在曝光前,DNQ 是一種強烈的溶解抑制劑,降低樹脂的溶解速度。在紫外曝光后,DNQ 在光刻膠中化學分解,成為溶解度增強劑,大幅提高顯影液中的溶解度因子至 100 或者更高。這種曝光反應會在 DNQ 中產生羧酸,它在顯影液中溶解度很高。正性光刻膠具有很好的對比度,所以生成的圖形具有良好的分辨率。
光刻膠原料中,雖樹脂質量占比不高,但其控制光刻膠主要成本。ArF樹脂以丙二醇甲醚醋酸酯為主, 質量占比僅 5%-10%,但成本占光刻膠原材料總成本的 97% 以上。
半導體工藝中右一種lift-off工藝,很多人也做過
這種就是一種異常情況,會出現毛刺黑絲等異常。
審核編輯:郭婷
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原文標題:【半導光電】光刻膠的成分和光刻原理
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