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正负性光刻胶分类

光刻胶主要由树脂(Resin)、感光剂(Sensitizer)、溶剂(Solvent)及添加 剂(Additive)等不同的材料按一定比例配制而成。其中树脂是粘合剂(  Binder),感光剂是一种光活性(Photoactivity)极强的化合物,它在光刻胶内的 含量与树脂相当,两者同时溶解在溶剂中,以液态形式保存,以便于使用。

1.光刻胶的分类    

⑴ 负胶

 1. 特点

  ·曝光部分会产生交联(Cross Linking),使其结构加强而不溶于现像液;

·而未曝光部分溶于现像液;  

·经曝光、现像时,会有膨润现像,导致图形转移不良,故负胶一般不用于特征尺寸小于3um的制作中。

2.分类(按感光性树脂的化学结构分类)

常用的负胶主要有以下两类:

·聚肉桂酸酯类光刻胶    

这类光刻胶的特点,是在感光性树脂分子的侧链上带有肉桂酸基感光性官团。如聚乙烯醇肉桂酸酯(KPR胶)、聚乙烯氧乙基肉桂酸酯(OSR胶)等。  

·聚烃类—双叠氮类光刻胶    

这种光刻胶又叫环化橡胶系光刻胶。它由聚烃类树脂(主要是环化橡胶)、  双叠氮型交联剂、增感剂和溶剂配制而成。  

3.感光机理  

① 肉桂酸酯类光刻胶  

KPR胶和OSR胶的感光性树脂分子结构如下:

肉桂酸酯类光刻胶

在紫外线作用下,它们侧链上的肉桂酰官能团里的炭-炭双键发生二聚反应,引起聚合物分子间的交联,转变为不溶于现像液的物质。KPR胶的光化学交联反应式如下:

KPR胶的光化学交联反应式

这类光刻胶中的高分子聚合物,不仅能在紫外线作用下发生交联,而且在一定温度以上也会发生交联,从而在现像时留下底膜,所以要严格控制前烘的温度与时间。

② 聚烃类—双叠氮类光刻胶  

这类光刻胶的光化学反应机理与前者不同,在紫外线作用下,环化橡胶  分子中双键本身不能交联,必须有作为交联剂的双叠氮化合物参加才能发生交联反应。交联剂在紫外线作用下产生双自由基,它和聚烃类树脂相作用,在聚合物分子之间形成桥键,变为三维结构的不溶性物质。

 

⑵ 正胶

1. 特点  

·本身难溶于现像液,曝光后会离解成一种溶于现像液的结构;

·解像度高,耐Dry Etch性强等。

2. 分类(按感光性树脂的化学结构分类)

目前正胶常用的主要指邻-叠氮醌类光刻胶。

3. 正胶成分

正胶成分

4. 感光机理

邻-叠氮醌化合物经紫外线照射后,分解释放出N2,同时分子结构进行重  排,产生环收缩作用,形成相应的五元环烯酮化合物,在经水解生成溶于现像液的物质。

4.1光刻胶的使用性能和光刻胶理化性能的关系

光刻胶的使用性能和光刻胶理化性能的关系

4.2理想光刻胶的要求

理想光刻胶的要求

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