正性光刻膠

正性光刻膠也稱為正膠。正性光刻膠樹脂是一種叫做線性酚醛樹脂的酚醛甲醛，提供光刻膠的粘附性、化學抗蝕性，當沒有溶解抑制劑存在時，線性酚醛樹脂會溶解在顯影液中，感光劑是光敏化合物，最常見的是重氮萘醌（DNQ）。在曝光前，DNQ是一種強烈的溶解抑制劑，降低樹脂的溶解速度。在紫外曝光後，DNQ在光刻膠中化學分解，成為溶解度增強劑，大幅提高顯影液中的溶解度因子至100或者更高。這種曝光反應會在DNQ中產生羧酸，它在顯影液中溶解度很高。正性光刻膠具有很好的對比度，所以生成的圖形具有良好的解析度。

基本介紹

• 中文名：正性光刻膠
• 外文名：Positive photoresist
• 又稱：正膠
• 類別：光敏化合物
• 常見的：重氮萘醌
• 特點：很好的對比度

光刻膠的結構

光學光刻膠通常包含以下三種成分：

(1)聚合物材料(也稱為樹脂)。聚合物材料在光的輻照下不發生化學反應，其主要作用是保證光刻膠薄膜的附著性和抗腐蝕性，同時也決定著光刻膠薄膜的其他一些特性(如光刻膠的膜厚要求、彈性要求和熱穩定性要求等)。

(2)感光材料。感光材料一般為複合性物質(簡稱PAC或感光劑)。感光劑在受光輻照之後會發生化學反應。正膠的感光劑在未曝光區域起抑制溶解的作用，可以減慢光刻膠在顯影液中的溶解速度。以正性膠為例，使用g射線和i射線光刻中的正性膠是由重氮醌(簡稱為DQ)感光劑和酚樹脂構成。

(3)溶劑(如丙二醇-甲基乙醚，PGME)。溶劑的作用是使光刻膠在塗覆到矽片表面之前保持為液態。

特性表征

表征光刻膠特性和性能、質量的參數有以下三個：

(1)光學性質。光刻膠的光學性質包括光敏度和折射率。

(2)力學特性和化學特性。光刻膠的力學特性和化學特性包括膠的固溶度、黏滯度、黏著度、抗蝕(刻蝕、腐蝕)性、熱穩定性、流動性和對環境氣氛(如氧氣)的敏感度。

(3)其他特性。光刻膠的其他特性包括膠的純度、膠內的金屬含量、膠的可套用範圍、膠的儲存有效期和膠的燃點。

正性光刻膠的金屬剝離技術

正性膠的金屬剝離工藝對於獲得難腐蝕金屬的細微光刻圖形比常規的光刻膠掩蔽腐蝕法顯示了優越性。本文首先對金屬剝離工藝中的正、負光刻膠的性能作了對比分析。認為正性光刻膠除圖形解析度高而適應於微細圖形的掩膜外，它還具有圖形邊緣陡直， 去膠容易等獨特性能，比負性光刻膠更有利於金屬剝離工藝。然後給出了具體的工藝條件，並根據正性光刻膠的使用特點指出了工藝中的關鍵點及容易出現的問題。如正性光刻膠同GaAs表面的粘附性較差，這就要求對片子表面的清潔處理更為嚴格。為了高止光刻圖形的漂移及精確地控制光刻圖形的尺寸，對曝光時同特別是顯影液溫度提出了嚴格的要求。由於工藝中基本上不經過腐蝕過程，膠膜的耐腐蝕性降到了次要地位。

操作工藝

(1)合成甲酚醛樹脂。將原料混甲酚和甲醛送人不鏽鋼釜，加入適量草酸為催化劑，加熱回流反應5～6h，然後減壓蒸餾去除水及未反應的單體酚，得到甲酚醛樹脂。

(2)合成感光劑。在裝有攪拌器的夾套反應罐中，先將三羥基二苯甲酮和215醯氯加至丙酮中攪拌下溶解，待完全溶解後，滴加有機鹼溶液做催化劑，控制反應溫度30~35℃，滴加完畢後，繼續反應1h。將反應液沖至水中，感光劑析出，離心分離，乾燥。

(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，然後調整膠的各項指標使之達到要求。最後過濾分裝，光刻膠首先經過板框式過濾器粗濾，然後轉入超淨間(100級)進行超淨過濾，濾膜孔徑0.2mm，經超淨過濾的膠液分裝即為成品。