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光刻胶知识简介光刻胶知识简介:一.光刻胶的定义（photoresist）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（见图光致抗蚀剂成像制版过程）。
二.光刻胶的分类光刻胶的技术复杂，品种较多。
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，并使链及链之间发生交联，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。
三.光刻胶的化学性质a、传统光刻胶：正胶和负胶。
光刻胶的组成：树脂(resin/polymer),光刻胶中不同材料的粘合剂，给及光刻胶的机械及化学性质(如粘附性、胶膜厚度、热稳定性等)；感光剂，感光剂对光能发生光化学反应；溶剂(Solvent)，保持光刻胶的液体状态，使之具有良好的流动性；添加剂(Additive)，用以改变光刻胶的某些特性，如改善光刻胶发生反射而添加染色剂等。
负性光刻胶。
树脂是聚异戊二烯，一种天然的橡胶；溶剂是二甲苯；感光剂是一种经过曝光后释放出氮气的光敏剂，产生的自由基在橡胶分子间形成交联。
从而变得不溶于显影液。
负性光刻胶在曝光区由溶剂引起泡涨；曝光时光刻胶容易及氮气反应而抑制交联。
光刻胶的作用原理和用途光刻胶是一种在微电子制造中广泛应用的光敏材料，它的作用是在光刻过程中起到光阻和传递图案的功能。
光刻胶具有良好的光学性质和化学稳定性，在微电子制造、光子学、纳米技术等领域中有着重要的应用。
以下是对光刻胶作用原理和用途的详细讨论。
作用原理：光刻胶由光敏聚合物、溶剂和其他添加剂组成。
在光刻过程中，光刻胶首先通过在表面上涂覆的方法形成薄膜。
然后，利用光刻机将光源上的紫外光通过模板传递到光刻胶表面，照射处的光刻胶发生光化学反应。
这个光化学反应会改变该区域的溶剂透明度，使得光敏聚合物和溶剂发生变化。
在紫外光照射下，光刻胶中的光敏聚合物发生聚合或交联反应，形成一层较硬的保护薄膜，这部分称为“热硬化”的部分。
经过光刻过程的完整的光刻胶薄膜将会被保护，而未经光刻的区域则可以轻易地被溶剂洗去。
这样，光刻胶充当了光掩膜的作用，将光源照射区域的模板传递到基片上，形成所需的微细图案。
光刻胶具有高分辨率、高准确性和较低成本等优点。
它可以制作出微细结构，如集成电路中的晶体管、电容和其他元件。
光刻胶的性能可以通过调节光敏聚合物的配方和溶剂的类型来改变。
这样光刻胶就可以满足不同领域和应用的需求。
用途：光刻胶在微电子制造、光子学和纳米技术等领域中有着广泛应用。
1.微电子制造：光刻胶在集成电路和其他半导体器件的制造过程中起着关键作用。
它用于制作芯片上的线路、电容、晶体管和其他微细结构。
光刻胶在多层的光掩膜制备过程中也起到关键性的作用。
2.光子学：光刻胶用于光子学器件的制备。
例如，它被用作制作光波导、光调制器、光栅和其他光学器件的结构定义。
3.印刷业：光刻胶在印刷业中也有应用。
它可以制作出高分辨率的印刷网版，用于制作高质量的印刷品。
4.光刻胶还用于制作纳米结构和纳米器件。
纳米技术是现代材料科学和工程的前沿领域之一，通过使用光刻胶和其他纳米加工技术，可以制造出具有特殊性能和功能的纳米结构。
总结：光刻胶是一种在微电子制造、光子学和纳米技术等领域中应用广泛的光敏材料。
一.光刻胶的定义(photoresist)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（见图光致抗蚀剂成像制版过程）。
二.光刻胶的分类光刻胶的技术复杂，品种较多。
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。
三.光刻胶的化学性质a、传统光刻胶：正胶和负胶。
光刻胶的组成：树脂（resin/polymer），光刻胶中不同材料的粘合剂，给与光刻胶的机械与化学性质（如粘附性、胶膜厚度、热稳定性等）；感光剂，感光剂对光能发生光化学反应；溶剂（Solvent），保持光刻胶的液体状态，使之具有良好的流动性；添加剂（Additive），用以改变光刻胶的某些特性，如改善光刻胶发生反射而添加染色剂等。
负性光刻胶。
树脂是聚异戊二烯，一种天然的橡胶；溶剂是二甲苯；感光剂是一种经过曝光后释放出氮气的光敏剂，产生的自由基在橡胶分子间形成交联。
从而变得不溶于显影液。
负性光刻胶在曝光区由溶剂引起泡涨；曝光时光刻胶容易与氮气反应而抑制交联。
8-1超大规模集成电路对图形转换有哪些要求？答：（1）图形转换的保真度高在刻蚀时，通常在纵向刻蚀时，也会有横向（侧向）刻蚀，但这种横向刻蚀在工艺中是不希望出现的。
因此，在工艺中，就要严格控制这种侧向刻蚀，使之越小越好。
（2）选择比刻蚀时，光刻胶和衬底在刻蚀过程中不参与反应，也就是说不会被刻蚀。
但事实上，光刻胶与衬底，在整个刻蚀过程中，也会参与反应，也会被刻蚀掉部分。
这种现象是不希望出现的。
因此，在刻蚀过程中，要求光刻胶和衬底的刻蚀速率十分缓慢。
（3）均匀性现在商业化生产的晶圆直径往往大于12英寸，而且刻蚀的是≤1mm的微细图形。
这种大直径硅片上的薄膜厚度一旦不均匀，就会引起刻蚀速率的不均匀，将直接导致图形转移的不均匀性。
而且随着晶圆直径的增大，这种不均匀性就会越来越明显。
（4）刻蚀的清洁超大规模集成电路的图形非常精细，在刻蚀过程中，任何人为引入的污染，既影响到图形转移的精度，又增加刻蚀后清洗的复杂性。
8-2湿法刻蚀有哪些特点？答：（1）湿法刻蚀的反应物必须是气体或能溶于刻蚀剂的物质，否则会造成反应物沉淀，从而影响刻蚀正常进行。
（2）湿法刻蚀是各向异性的，刻蚀中腐蚀液不但浸入到纵向方向，而且也在侧向进行腐蚀。
这样腐蚀后得到的图形结构像一个倒八字形，而不是理想的垂直墙。
（3）湿法刻蚀过程伴有放热和放气过程。
放热造成刻蚀局部温度升高，引起化学反应速率增加，一旦温度剧烈增加，又反过来使刻蚀处于不受控制的恶性循环中，使得刻蚀效果变差。
8-3分别阐述SiO2和Si3N4膜的湿法刻蚀原理及刻蚀液配方。
答：（1）二氧化硅的湿法刻蚀腐蚀液：氢氟酸和氟化氨的混合液原理：溶液中的F-与二氧化硅中的Si4+络合成六氟硅酸根络离子（SiF6)-2，它与H+结合而生成可溶性的六氟硅酸。
反应原理：SiO2+6HF H2[SiF6]+2H2O（2）氮化硅的湿法刻蚀•氢氟酸对氮化硅的腐蚀速度比二氧化硅慢得多，而磷酸则容易腐蚀氮化硅。
