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什么是光刻胶

光刻胶又称光致抗蚀剂,由感光树脂、增感剂(见光谱增感染料)和溶剂三种主要成分组成的对光敏感的混合液体。感光树脂经光照后,在曝光区能很快地发生光固化反应,使得这种材料的物理性能,特别是溶解性、亲合性等发生明显变化。经适当的溶剂处理,溶去可溶性部分,得到所需图像。光刻胶广泛用于印刷电路和集成电路的制造以及印刷制版等过程。光刻胶的技术复杂,品种较多。


在半导体制造环节,光刻胶是不可或缺的材料,其质量和性能是影响集成电路电性、成品率及可靠性的关键因素。但光刻胶技术门槛高,市场上制程稳定性高、工艺宽容度大、普适性强的光刻胶产品屈指可数。当半导体制造节点进入到100nm甚至是10nm以下,如何产生分辨率高且截面形貌优良、线边缘粗糙度低的光刻图形,成为光刻制造的共性难题。


   根据其化学反应机理和显影原理,可分负性胶和正性胶两类。光照后形成不可溶物质的是负性胶;反之,对某些溶剂是不可溶的,经光照后变成可溶物质的即为正性胶。利用这种性能,将光刻胶作涂层,就能在硅片表面刻蚀所需的电路图形。基于感光树脂的化学结构,光刻胶可以分为三种类型。


①光聚合型,采用烯类单体,在光作用下生成自由基,自由基再进一步引发单体聚合,最后生成聚合物,具有形成正像的特点。


②光分解型,采用含有叠氮醌类化合物的材料,经光照后,会发生光分解反应,由油溶性变为水溶性,可以制成正性胶。


③光交联型,采用聚乙烯醇月桂酸酯等作为光敏材料,在光的作用下,其分子中的双键被打开,并使链与链之间发生交联,形成一种不溶性的网状结构,而起到抗蚀作用,这是一种典型的负性光刻胶。柯达公司的产品KPR胶即属此类。


  感光树脂在用近紫外光辐照成像时,光的波长会限制分辨率(见感光材料)的提高。为进一步提高分辨率以满足超大规模集成电路工艺的要求,必须采用波长更短的辐射作为光源。由此产生电子束、X 射线和深紫外(<250nm)刻蚀技术和相应的电子束刻蚀胶,X射线刻蚀胶和深紫外线刻蚀胶,所刻蚀的线条可细至1μm以下。