什么是光刻胶以及光刻胶的种类

1. 什么是光刻胶以及光刻胶的种类

光刻胶是一种有机化合物，它受紫外光曝光后，在显影液中的溶解度会发生变化。一般光刻胶以液态涂覆在硅片表面上，曝光后烘烤成固态。 1、光刻胶的作用： a、将掩膜板上的图形转移到硅片表面的氧化层中； b、在后续工序中，保护下面的材料（刻蚀或离子注入）。2、光刻胶的物理特性参数： a、分辨率（resolution）。区别硅片表面相邻图形特征的能力。一般用关键尺寸（CD，Critical Dimension）来衡量分辨率。形成的关键尺寸越小，光刻胶的分辨率越好。 b、对比度（Contrast）。指光刻胶从曝光区到非曝光区过渡的陡度。对比度越好，形成图形的侧壁越陡峭，分辨率越好。 c、敏感度（Sensitivity）。光刻胶上产生一个良好的图形所需一定波长光的最小能量值（或最小曝光量）。单位：毫焦/平方厘米或mJ/cm2。光刻胶的敏感性对于波长更短的深紫外光（DUV）、极深紫外光（EUV）等尤为重要。 d、粘滞性/黏度（Viscosity）。衡量光刻胶流动特性的参数。粘滞性随着光刻胶中的溶剂的减少而增加；高的粘滞性会产生厚的光刻胶；越小的粘滞性，就有越均匀的光刻胶厚度。光刻胶的比重（SG，Specific Gravity）是衡量光刻胶的密度的指标。它与光刻胶中的固体含量有关。较大的比重意味着光刻胶中含有更多的固体，粘滞性更高、流动性更差。粘度的单位：泊（poise），光刻胶一般用厘泊（cps，厘泊为1%泊）来度量。百分泊即厘泊为绝对粘滞率；运动粘滞率定义为：运动粘滞率=绝对粘滞率/比重。单位：百分斯托克斯（cs）＝cps/SG。 e、粘附性（Adherence）。表征光刻胶粘着于衬底的强度。光刻胶的粘附性不足会导致硅片表面的图形变形。光刻胶的粘附性必须经受住后续工艺（刻蚀、离子注入等）。 f、抗蚀性（Anti-etching）。光刻胶必须保持它的粘附性，在后续的刻蚀工序中保护衬底表面。耐热稳定性、抗刻蚀能力和抗离子轰击能力。 g、表面张力（Surface Tension）。液体中将表面分子拉向液体主体内的分子间吸引力。光刻胶应该具有比较小的表面张力，使光刻胶具有良好的流动性和覆盖。 h、存储和传送（Storage and Transmission）。能量（光和热）可以激活光刻胶。应该存储在密闭、低温、不透光的盒中。同时必须规定光刻胶的闲置期限和存贮温度环境。一旦超过存储时间或较高的温度范围，负胶会发生交联，正胶会发生感光延迟。3、光刻胶的分类 a、根据光刻胶按照如何响应紫外光的特性可以分为两类：负性光刻胶和正性光刻胶。 负性光刻胶（Negative Photo Resist）。最早使用，一直到20世纪70年代。曝光区域发生交联，难溶于显影液。特性：良好的粘附能力、良好的阻挡作用、感光速度快；显影时发生变形和膨胀。所以只能用于2μm的分辨率。 正性光刻胶（Positive Photo Resist）。20世纪70年代，有负性转用正性。正性光刻胶的曝光区域更加容易溶解于显影液。特性：分辨率高、台阶覆盖好、对比度好；粘附性差、抗刻蚀能力差、高成本。 b、根据光刻胶能形成图形的最小光刻尺寸来分：传统光刻胶和化学放大光刻胶。 传统光刻胶。适用于I线（365nm）、H线（405nm）和G线（436nm），关键尺寸在0.35μm及其以上。 化学放大光刻胶（CAR，Chemical Amplified Resist）。适用于深紫外线（DUV）波长的光刻胶。KrF（248nm）和ArF（193nm）。4、光刻胶的具体性质 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。 正性光刻胶。树脂是一种叫做线性酚醛树脂的酚醛甲醛，提供光刻胶的粘附性、化学抗蚀性，当没有溶解抑制剂存在时，线性酚醛树脂会溶解在显影液中；感光剂是光敏化合物（PAC，Photo Active Compound），最常见的是重氮萘醌（DNQ），在曝光前，DNQ是一种强烈的溶解抑制剂，降低树脂的溶解速度。在紫外曝光后，DNQ在光刻胶中化学分解，成为溶解度增强剂，大幅提高显影液中的溶解度因子至100或者更高。这种曝光反应会在DNQ中产生羧酸，它在显影液中溶解度很高。正性光刻胶具有很好的对比度，所以生成的图形具有良好的分辨率。 b、化学放大光刻胶（CAR，Chemical Amplified Resist）。树脂是具有化学基团保护（t-BOC）的聚乙烯（PHS）。有保护团的树脂不溶于水；感光剂是光酸产生剂（PAG，Photo Acid Generator），光刻胶曝光后，在曝光区的PAG发生光化学反应会产生一种酸。该酸在曝光后热烘（PEB，Post Exposure Baking）时，作为化学催化剂将树脂上的保护基团移走，从而使曝光区域的光刻胶由原来不溶于水转变为高度溶于以水为主要成分的显影液。化学放大光刻胶曝光速度非常

2. 光刻胶的介绍

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）。

3. 光刻胶的应用

光刻胶

4. 光学胶和光刻胶的区别？

光学胶和光刻胶的区别：状态不同。光学胶属于永久性主材，光刻胶属于制程用辅材，光学胶原材料呈固态状态，光刻胶原材料呈液态状态。光学胶是用于胶结透明光学元件的特种胶粘剂，要求具有无色透明，光透过率在90%以上，胶结强度良好，可在室温或中温下固化，且有固化收缩小等特点，在配制时通常要加入一些处理剂，以改进其光学性能或降低固化收缩率。【摘要】
光学胶和光刻胶的区别？【提问】
光学胶和光刻胶的区别：状态不同。光学胶属于永久性主材，光刻胶属于制程用辅材，光学胶原材料呈固态状态，光刻胶原材料呈液态状态。光学胶是用于胶结透明光学元件的特种胶粘剂，要求具有无色透明，光透过率在90%以上，胶结强度良好，可在室温或中温下固化，且有固化收缩小等特点，在配制时通常要加入一些处理剂，以改进其光学性能或降低固化收缩率。【回答】

5. 光刻胶的作用

光刻胶是一大类具有光敏化学作用(或对电子能量敏感)的高分子聚合物材料，是转移紫外曝光或电子束曝照图案的媒介。光刻胶的英文名为resist，又翻译为抗蚀剂、光阻等。光刻胶的作用就是作为抗刻蚀层保护衬底表面。光刻胶只是一种形象的说法，因为光刻胶从外观上呈现为胶状液体。
光刻胶通常是以薄膜形式均匀覆盖于基材表面。当紫外光或电子束的照射时，光刻胶材料本身的特性会发生改变，经过显影液显影后，曝光的负性光刻胶或未曝光的正性光刻胶将会留在衬底表面，这样就将设计的微纳结构转移到了光刻胶上，而后续的刻蚀、沉积等工艺，就可进一步将此图案转移到光刻胶下面的衬底上，最后再使用除胶剂将光刻胶除去就可以了。
2. 光刻胶应用范围
光刻胶广泛应用于集成电路(IC)，封装(Packaging)，微机电系统(MEMS)，光电子器件光子器件(Optoelectronics/Photonics)，平板显示器(LED,LCD,OLED)，太阳能光伏(Solar PV)等领域。
3.光刻胶分类及类型
光刻胶按其形成图形的极性可以分为：正性光刻胶和负性光刻胶。
正胶指的是聚合物的长链分子因光照而截断成短链分子；负胶指的是聚合物的短链分子因光照而交链长链分子。 短链分子聚合物可以被显影液溶解掉，因此正胶的曝光部分被去掉，而负胶的曝光部分被保留。
①．紫外光刻胶（Photoresist）：
各种工艺：喷涂专用胶，化学放大胶，lift-off胶，图形反转胶，高分辨率胶，LIGA用胶等。
各种波长: 深紫外(Deep UV)、I线(i-line)、G线(g-line)、长波(longwave)曝光用光刻胶。
各种厚度: 光刻胶厚度可从几十纳米到上百微米。
②. 电子束光刻胶（电子束抗蚀剂）（E-beam resist）
电子束正胶：PMMA胶，PMMA/MA聚合物， LIGA用胶等。
电子束负胶：高分辨率电子束负胶，化学放大胶（高灵敏度电子束胶）等。
③. 特殊工艺用光刻胶（Special manufacture/experimental sample）
电子束曝光导电胶，耐酸碱保护胶，全息光刻用胶，聚酰亚胺胶（耐高温保护胶）等特殊工艺用胶。
④．配套试剂（Process chemicals）
显影液、去胶液、稀释剂、增附剂（粘附剂）、定影液等。
4.光刻胶成分
光刻胶一般由4部分组成：树脂型聚合物（resin/polymer），溶剂（solvent），光活性物质（photoactive compound，PAC），添加剂（Additive）。 其中，树脂型聚合物是光刻胶的主体，它使光刻胶具有耐刻蚀性能；溶剂使光刻胶处于液体状态，便于涂覆；光活性物质是控制光刻胶对某一特定波长光/电子束/离子束/X射线等感光，并发生相应的化学反应；添加剂是用以改变光刻胶的某些特性，如控制胶的光吸收率/溶解度等。
5.光刻胶的主要技术参数
5.1．灵敏度（Sensitivity）
灵敏度是衡量光刻胶曝光速度的指标。光刻胶的灵敏度越高，所需的曝光剂量越小。单位：毫焦/平方厘米或mJ/cm2。
5.2．分辨率（resolution）
区别硅片表面相邻图形特征的能力。一般用关键尺寸（CD，Critical Dimension）来衡量分辨率。形成的关键尺寸越小，光刻胶的分辨率越好。
光刻胶的分辨率是一个综合指标，影响该指标的因素通常有如下3个方面：
(1) 曝光系统的分辨率。
(2) 光刻胶的对比度、胶厚、相对分子质量等。一般薄胶容易得到高分辨率图形。
(3) 前烘、曝光、显影、后烘等工艺都会影响光刻胶的分辨率。
5.3．对比度（Contrast）
对比度指光刻胶从曝光区到非曝光区过渡的陡度。 对比度越好，越容易形成侧壁陡直的图形和较高的宽高比。
5.4．粘滞性/黏度 （Viscosity）
衡量光刻胶流动特性的参数。黏度通常可以使用光刻胶中聚合物的固体含量来控制。同一种光刻胶根据浓度不同可以有不同的黏度，而不同的黏度决定了该胶的不同的涂胶厚度。
5.5．抗蚀性（Anti-etching）
光刻胶必须保持它的粘附性，在后续的刻蚀工序中保护衬底表面。耐热稳定性、抗刻蚀能力和抗离子轰击能力。
5.6．工艺宽容度（Process latitude）
光刻胶的的前后烘温度、曝光工艺、显影液浓度、显影时间等都会对最后的光刻胶图形产生影响。每一套工艺都有相应的最佳的工艺条件，当实际工艺条件偏离最佳值时要求光刻胶的性能变化尽量小，即有较大的工艺宽容度。 这样的光刻胶对工艺条件的控制就有一定的宽容性。
6.特殊光刻胶介绍
6.1. 化学放大光刻胶（CAR，Chemical Amplified Resist）
化学放大胶中含有一种叫做"光酸酵母"（PAG, Photo Acid Generator）的物质。在光刻胶曝光过程中，PAG分解，首先产生少量的光酸。在曝光后与显影前经过适当温度的烘烤，即后烘（PEB, Post Exposure Baking）这些光酸分子又发连锁反应，产生更多的光酸分子。大量的光酸使光刻胶的曝光部分变成可溶（正胶）或不可溶（负胶）。 主要的化学反应是在后烘过程中发生的，只需要较低的曝光能量来产生初始的光酸，因此化学放大胶通常有很高的灵敏度。
6.2.灰度曝光（Grey Scale Lithography）
灰度曝光可以产生曲面的光刻胶剖面，是制作三维浮雕结构的光学曝光技术之一。灰度曝光的关键在于灰度掩膜板的制作、灰度光刻胶工艺与光刻胶浮雕图形向衬底材料的转移。传统掩膜板只有透光区和不透光区，而灰度掩膜板的透光率则是以灰度等级来表示的。实现灰度掩膜板的方法是改变掩膜的透光点密度。

6. 光刻胶的作用

1、光刻胶是一大类具有光敏化学作用(或对电子能量敏感)的高分子聚合物材料，是转移紫外曝光或电子束曝照图案的媒介。光刻胶的英文名为resist，又翻译为抗蚀剂、光阻等。光刻胶的作用就是作为抗刻蚀层保护衬底表面。光刻胶只是一种形象的说法，因为光刻胶从外观上呈现为胶状液体。
  
 2、光刻胶通常是以薄膜形式均匀覆盖于基材表面。当紫外光或电子束的照射时，光刻胶材料本身的特性会发生改变，经过显影液显影后，曝光的负性光刻胶或未曝光的正性光刻胶将会留在衬底表面，这样就将设计的微纳结构转移到了光刻胶上，而后续的刻蚀、沉积等工艺，就可进一步将此图案转移到光刻胶下面的衬底上，最后再使用除胶剂将光刻胶除去就可以了。

7. 光刻胶的研究方向

 伴随着新一代曝光技术（NGL）的研究与发展，为了更好的满足其所能实现光刻分辨率的同时，光刻胶也相应发展。先进曝光技术对光刻胶的性能要求也越来越高。③光刻胶的铺展如何使光刻胶均匀地，按理想厚度铺展在器件表面，实现工业高效化生产。④光刻胶的材料从光刻胶的材料考虑进行改善。

8. 光学胶的分类

光学胶可分为天然树脂光学胶和合成树脂光学胶两大类。    天然树脂光学胶，是采用松科的冷杉亚科属的树种分泌物的树脂或针叶树种分泌物的树脂，经加工制成。冷杉属的树脂，具有天然的不结晶性、折光率接近于光学玻璃，透明度高，并能迅速固化，便于拆胶返修等特点。天然树脂光学胶包括加拿大香胶、冷杉树脂胶、中性树胶和中国香胶。   1. 加拿大香胶 加拿大香胶是采用加拿大或美国部分地区的加拿大香胶冷杉树脂，经加工而成。它是固体非结晶性物质，具有很好的粘接性能和合适的折光率，通常用作光学零件的胶合材料。作为光学胶的加拿大香胶，有德国的“E·Mer—ck”、英国的“B·D·H”显微镜试剂等品种，有延展型、玻璃型及液体型三类。它的综合性能好，胶合的光学零件中心走动与开胶现象较少。2.冷杉树脂胶 冷杉香胶是我国在六十年代分别由南京林产化工研究所与四川林业科学研究所，采用东陵冷杉和柔毛冷杉的树脂加工而成。其主要成分与加拿大香胶相似，为浅黄色玻璃状非结晶性物质，具有很好的粘接性能，其折光率为n20D：1．52～1．54，软化温度为63-72℃，分为普通型、添加增塑剂的改性型及液体型三种；前两种固体胶按针入度值分若干牌号，以示其硬度。用于光学零件胶合的多为改性型胶。3.中性树胶 中性树脂胶，一般采用达玛树脂和山达胶制成。配以60%的二甲苯溶液，折光率为n20D：1．578，干燥后，凝结成无色透明胶层，没有收缩、变黄、纹裂等弊病。主要用于生物切片。过去曾用于光学偏振片、滤光器保护玻璃的胶合，由于干燥时间长，粘接强度低，毒性大，已很少使用。4.中国香胶 中国香胶，即光学树脂胶，是七十年代南京林产化工研究所，利用我国针叶树脂开发的新胶种，作为加拿大香胶的代用品。针叶树脂，经聚合后，具有较高的软化温度，对增塑改性有较大的调制幅度，从而扩大它的使用温度区间，其高温性能较冷杉香胶有所改善。其外观为浅黄色玻璃状固体，折光率为n20D：1．52-1．54，按软化温度，分成若干牌号。主要用于光学零件胶合，封固生物切片，磨制地质标本等。 合成树脂胶粘剂由于粘接强度高，耐高低温性好，能在振动、辐射等苛刻条件下工作，逐渐成为主要的光学用透明胶粘剂。作为光学元件用的合成树脂透明胶粘剂有不饱和聚酯、环氧胶粘剂、聚氨酯胶、有机硅凝胶、光固化胶等。    不饱和聚酯不饱和聚酯树脂由于具有粘度低、光学性能好、粘接强度高、固化速度易调节等特点，因而可应用于光学领域。但通用型不饱和聚酯性脆易裂。柔韧性差，粘合件难以拆开。  环氧胶粘剂以环氧树脂为粘料的光学胶是应用较广泛的一种胶粘剂，国内外都比较重视，这类胶具有色浅、透明度高、粘接性能好，高低温(-60～80℃)性能优异等特点。环氧树脂光学胶由树脂、固化剂和改性剂组成。最常用的树脂是低分子量双酚A环氧树脂、脂肪族缩水甘油醚环氧树脂等。固化剂有多乙烯多胺，氢化4，4 一二氨基二苯甲烷等。改性剂有邻苯二甲酸二丁酯、末端带活性基团的脂肪族聚醚等。   聚氨酯胶聚氨酯光学胶是一种韧性好的粘合剂，通过调节分子链中软硬段的不同比例，得到不同性能的光学胶。  有机硅凝胶光学有机硅橡胶胶粘剂是一种有机硅的弹性体，由乙烯基二甲基硅氧烷和甲基乙烯硅氧烷在氯铂酸催化作用下，与含氢硅氧烷化合物进行反应而制得。经固化后的硅橡胶，结构中含有大量的硅氧键，因此与玻璃有较高的粘接性，高的透明性，一般透光率≥90% ，折射率为1．41左右，使用温度在--55℃~100℃，主要用于飞机防弹玻璃的有机粘接层及粘接光学镜片，特别适用于透紫外光薄型光学零件和平面光学零件的粘接。    光固化胶光固化胶粘剂是由光敏树脂、交联剂、光敏剂和改性剂等组成，它通过在紫外或可见光的辐照下发生固化反应，达到粘接目的。它是以丙烯酸树脂为主，能缩短时间快速粘接，具有良好的机械性能、化学稳定性及耐候性等，而且其固化后的折光率为1．56左右，是一种有前途的光学用胶粘剂。