光刻膠是什么材料

光刻膠是微電子技術(shù)中微細(xì)圖形加工的關(guān)鍵材料之一，特別是近年來(lái)大規(guī)模和超大規(guī)模集成電路的發(fā)展，更是大大促進(jìn)了光刻膠的研究開(kāi)發(fā)和應(yīng)用。印刷工業(yè)是光刻膠應(yīng)用的另一重要領(lǐng)域。

1、光刻膠的技術(shù)復(fù)雜，品種較多。根據(jù)其化學(xué)反應(yīng)機(jī)理和顯影原理，可分負(fù)性膠和正性膠兩類。光照后形成不可溶物質(zhì)的是負(fù)性膠。反之，對(duì)某些溶劑是不可溶的，經(jīng)光照后變成可溶物質(zhì)的即為正性膠。

2、普通的光刻膠在成像過(guò)程中，由于存在一定的衍射、反射和散射，降低了光刻膠圖形的對(duì)比度，從而降低了圖形的分辨率。隨著曝光加工特征尺寸的縮小，入射光的反射和散射對(duì)提高圖形分辨率的影響也越來(lái)越大。為了提高曝光系統(tǒng)分辨率的性能，人們正在研究在曝光光刻膠的表面覆蓋抗反射涂層的新型光刻膠技術(shù)。該技術(shù)的引入，可明顯減小光刻膠表面對(duì)入射光的反射和散射，從而改善光刻膠的分辨率性能，但由此將引起工藝復(fù)雜性和光刻成本的增加。

負(fù)性光刻膠原理

又稱光致抗蝕劑，是一種由感光樹(shù)脂、增感劑（見(jiàn)光譜增料）和溶劑三種主要成分組成的對(duì)光敏感的混合液體。

原理

光刻膠在接受一定波長(zhǎng)的光或者射線時(shí),會(huì)相應(yīng)的發(fā)生一種光化學(xué)反應(yīng)或者激勵(lì)作用。光化學(xué)反應(yīng)中的光吸收是在化學(xué)鍵合中起作用的處于原子外層的電子由基態(tài)轉(zhuǎn)入激勵(lì)態(tài)時(shí)引起的。對(duì)于有機(jī)物，基態(tài)與激勵(lì)態(tài)的能量差為3~6eV，相當(dāng)于該能量差的光(即波長(zhǎng)為0.2~0.4μm的光)被有機(jī)物強(qiáng)烈吸收，使在化學(xué)鍵合中起作用的電子轉(zhuǎn)入激勵(lì)態(tài)。化學(xué)鍵合在受到這種激勵(lì)時(shí)，或者分離或者改變鍵合對(duì)象，發(fā)生化學(xué)變化。電子束、X射線及離子束(即被加速的粒子)注入物質(zhì)后，因與物質(zhì)具有的電子相互作用，能量逐漸消失。電子束失去的能量轉(zhuǎn)移到物質(zhì)的電子中，因此生成激勵(lì)狀態(tài)的電子或二次電子或離子。這些電子或離子均可誘發(fā)光刻膠的化學(xué)反應(yīng)。

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(shuō)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(guò)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(zhǎng)鏈分子因光照而截?cái)喑啥替湻肿?；?fù)膠指的是聚合物的短鏈分子因光照而交鏈長(zhǎng)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(shù)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(shù)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(zhǎng)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。