光刻胶是什么？种类有哪些？生产步骤介绍

1.什么是光刻胶

光刻胶又称为光阻剂、光致抗蚀剂，是一种具有光化学敏感性的耐蚀刻薄膜有机材料，也是微细加工技术中的关键性的化学材料，通常由感光树脂、增感剂和溶剂3种主要成分组成。

2.光刻胶的种类

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。

3.光刻胶的生产步骤

(1)准备基质：在涂布光阻剂之前，硅片一般要进行处理，需要经过脱水烘培蒸发掉硅片表面的水分，并涂上用来增加光刻胶与硅片表面附着能力的化合物(目前应用的比较多的是六甲基乙硅氮烷(hexa-methyl-disilazane,简称HMDS)以及三甲基甲硅烷基二乙胺(tri-methyl-silyl-diethyl-amime,简称TMSDEA))。

(2)涂布光阻剂：将硅片放在一个平整的金属托盘上，托盘内有小孔与真空管相连，硅片就被吸在托盘上，这样硅片就可以与托盘一起旋转。涂胶工艺一般分为三个步骤：1.将光刻胶溶液喷洒倒硅片表面;2.加速旋转托盘(硅片)，直到达到所需的旋转速度;3.达到所需的旋转速度之后，保持一定时间的旋转。由于硅片表面的光刻胶是借旋转时的离心力作用向着硅片外围移动，故涂胶也可称做甩胶。经过甩胶之后，留在硅片表面的光刻胶不足原有的1%。

(3)软烘干：也称前烘。在液态的光刻胶中，溶剂成分占65%-85%，甩胶之后虽然液态的光刻胶已经成为固态的薄膜，但仍有10%-30%的溶剂，容易玷污灰尘。通过在较高温度下进行烘培，可以使溶剂从光刻胶中挥发出来(前烘后溶剂含量降至5%左右)，从而降低了灰尘的玷污。同时还可以减轻因高速旋转形成的薄膜应力，从而提高光刻胶的附着性。在前烘过程中，由于溶剂挥发，光刻胶厚度也会减薄，一般减薄的幅度为10%-20%左右。

(4)曝光：曝光过程中，光刻胶中的感光剂发生光化学反应，从而使正胶的感光区、负胶的非感光区能够溶解于显影液中。正性光刻胶中的感光剂DQ发生光化学反应，变为乙烯酮，进一步水解为茚并羧酸(Indene-Carboxylic-Acid,简称ICA)，羧酸对碱性溶剂的溶解度比未感光的感光剂高出约100倍，同时还会促进酚醛树脂的溶解。于是利用感光与未感光的光刻胶对碱性溶剂的不同溶解度，就可以进行掩膜图形的转移。

(5)显影 ：经显影，正胶的感光区、负胶的非感光区溶解于显影液中，曝光后在光刻胶层中的潜在图形，显影后便显现出来，在光刻胶上形成三位图形。为了提高分辨率，几乎每一种光刻胶都有专门的显影液，以保证高质量的显影效果。

(6)硬烘干：也称坚膜。显影后，硅片还要经过一个高温处理过程，主要作用是除去光刻胶中剩余的溶剂，增强光刻胶对硅片表面的附着力，同时提高光刻胶在刻蚀和离子注入过程中的抗蚀性和保护能力。在此温度下，光刻胶将软化，形成类似玻璃体在高温下的熔融状态。这会使光刻胶表面在表面张力作用下圆滑化，并使光刻胶层中的缺陷(如针孔)因此减少，借此修正光刻胶图形的边缘轮廓。

(7)刻(腐)蚀或离子注入

(8)去胶：刻蚀或离子注入之后，已经不再需要光刻胶作保护层，可以将其除去，称为去胶，分为湿法去胶和干法去胶，其中湿法去胶又分有机溶剂去胶和无机溶剂去胶。有机溶剂去胶，主要是使光刻胶溶于有机溶剂而除去;无机溶剂去胶则是利用光刻胶本身也是有机物的特点，通过一些无机溶剂，将光刻胶中的碳元素氧化为二氧化碳而将其除去;干法去胶，则是用等离子体将光刻胶剥除。

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