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負(fù)性光刻膠原理

又稱光致抗蝕劑，是一種由感光樹脂、增感劑（見光譜增料）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)。

光刻膠分類

正性光刻膠和負(fù)性光刻膠

光刻膠可依據(jù)不同的產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行分類。按照化學(xué)反應(yīng)和顯影的原理,光刻膠可分為正性光刻膠和負(fù)性光刻膠。如果顯影時(shí)未曝光部分溶解于顯影液,形成的圖形與掩膜版相反,稱為負(fù)性光刻膠;如果顯影時(shí)曝光部分溶解于顯影液,形成的圖形與掩膜版相同,稱為正性光刻膠。

在實(shí)際運(yùn)用過程中,由于負(fù)性光刻膠在顯影時(shí)容易發(fā)生變形和膨脹的情況,一般情況下分辨率只能達(dá)到 2 微米,因此正性光刻膠的應(yīng)用更為廣泛。

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。

1、負(fù)性光刻膠

主要有聚酸系(聚酮膠)和環(huán)化橡膠系兩大類，前者以柯達(dá)公司的KPR為代表，后者以O(shè)MR系列為代表。

2、正性光刻膠

主要以重氮醒為感光化臺(tái)物，以酚醛樹脂為基本材料。的有AZ-1350系列。正膠的主要優(yōu)點(diǎn)是分辨率高，缺點(diǎn)是靈敏度、耐刻蝕性和附著性等較差。

3、負(fù)性電子束光刻膠

為含有環(huán)氧基、乙烯基或環(huán)硫化物的聚合物。 的是COP膠，典型特性:靈敏度0.3~0.4μC/cm^2 (加速電壓10KV時(shí))、分辨率1.0um、 對(duì)比度0.95。限制分辨率

的主要因素是光刻膠在顯影時(shí)的溶脹。

4、正性電子束光刻膠

主要為甲酯、烯砜和重氮類這三種聚合物。的是PMMA膠，典型特性:靈敏度40~ 80μC/cm^2 (加速電壓20KV時(shí))、分辨率0.1μm、 對(duì)比度2~3。

PMMA膠的主要優(yōu)點(diǎn)是分辨率高。主要缺點(diǎn)是靈敏度低，此外在高溫下易流動(dòng)，耐干法刻蝕性差。