20060814 光刻胶与显影液

光刻胶与显影液相关介绍陈建军2004.9.18光刻胶组成S1采用光刻胶为Clariant日本有限公司生产的『AZSFP-1400(10cp）』。组成：novolak(酚醛树脂）树脂20％感光剂PAC(PhotoActiveCompound)5%溶剂PGMEA(EL)75％添加剂数ppm－数％光刻胶中的树脂酚醛树脂是水溶性的，容易在水中溶解，其长链聚合物结构相当的耐化学腐蚀，是一种很好的掩膜材料。重要因素：分子量、分布度、-OH的位置─CH2─CH3OHn酚醛树脂CH3OHH3C二甲苯酚+HCHO重缩合CH3OH甲酚OPM感光化合物重氮醌(DQ:diazoquinone)PAC中的氮分子化合键较弱，UV光的加入使氮分子脱离碳环，留下一个高活性的碳位。一种使其结构稳定的方法是将环中的一个碳移到环外，那么氧原子将与这个外部的碳原子形成共价键，这个过程被称作Wolff重组。感光剂感光过程SO2RON2感光化合物+hvSO2RO：＋N2Wolff重组+H2OSO2R＋N2C乙烯酮SO2R＋N2COH溶解增强剂OO感光部分与显影液中和反应CSO2｜RCOH+SO2｜RO(CH3)4N+H2OOO未感光部分树脂与DNQ键桥反应PAC作为抑制剂，以十倍或更大倍数降低光刻胶在显影液中的溶解速率溶解率的变化樹脂樹脂＋感光剤樹脂＋羧酸类快慢显影速度显影速度差非感光部感光部Ｐｈｏｔｏｒｅｓｉｓｔ溶剂与添加剂溶剂：PGMEA:单甲基醚丙二醇乙酸酯：CH3OC3H6COOCH3(EL:乳酸乙酯)添加剂：界面活性剂(Surfactant)：Striationmura防止，提高涂覆特性增感剂(SpeedEnhancer)：提高感度密着性增强剂(AdhensionPromoter)：显影湿刻时密着性提高染料(Dye)：线宽均一性提高（降低光刻胶中的反射与干涉）溶剂（Solvent）：涂覆性、线宽均一性提高CH3CHCOOC2H5OH对比度曲线光刻胶的对比度曲线测量方法首先在基板上涂一层光刻胶，测定胶的厚度，然后给光刻胶一个短时间的均匀曝光，接着进行一定条件的显影，测定显影后的膜厚。不断增曝光剂量，测得显影后的残膜量，如果归一化所剩的光刻胶厚度，画出残膜率随曝光量（或者对数）的对比度曲线。正性光刻胶理想对比度曲线1.00.50.0低曝光区高曝光区过渡区光刻胶残膜率曝光量（mj/mm2）10D0D100100典型的正性光刻胶对比度为2-4左右。光刻胶对比度曲线不是固定的，与实验条件（显影、前烘、曝光波长、后烘）有关。光刻胶开始发生化学反应的最低能量，这个能量密度以D0表示，去掉所有光刻胶所需的最低能量剂量以D100表示，曝光量=光强（mw/cm2）*曝光时间（S）。对比度为：γ=1/log10(D100/D0)相当于曝光量对数曲线的斜率光刻的一个任务，就是调节光刻胶工艺过程，使其对比度最大而光刻速度维持在一个可接受的水平。正性光刻胶理想对比度曲线光刻胶近似剖面1,2,3秒曝光后的近似胶剖面1.0S2.0S3.0S膜厚对于常用的光刻胶，低曝光量小于50mj/cm2时，光刻胶剖面分布主要取决于对比度曲线低曝光区和过渡区，这类曝光产生小角度的剖面，剖面分布较少依赖于实像质量。当曝光量大于150mj/cm2时，曝光区通常远大于D100，光刻胶剖面主要取决于光学图像及光在胶中的散射和吸收，剖面分布十分陡峭。光刻胶组分检查方法溶剂组成PGMEA：气相色谱仪法UV比227/349nm：紫外分光光度计水分含有率：卡尔·费休法动粘度25℃：芬斯克粘度剂金属不纯物含有量:：原子吸收光度计溶剂组分分析气相色谱是对气体物质或可以在一定温度下转化为气体的物质进行检测分析。由于物质的物性不同，其试样中各组份在气相和固定液液相间的分配系数不同，当汽化后的试样被载气带入色谱柱中运行时，各组份在色谱柱中的运行速度不同，经过一定时间的流动后，便彼此分离，按顺序离开色谱柱进入检测器，产生的讯号经放大后，在记录器上描绘出各组份的色谱峰。根据出峰位置，确定组分的名称，根据峰面积确定浓度大小。UV比227/349nm有色溶液对光线有选择性的吸收作用，紫外线吸收是由不饱和的结构造成的，含有双键的化合物表现出吸收峰。不同物质由于其分子结构不同，对不同波长线的吸收能力也不同，每种物质都具有其特异的吸收光谱。紫外分光光度法测定溶液浓度：测定出未知液的吸光度，从标准曲线上查到其相对应的浓度测定溶液含量比：被测物质的最大吸收波长处的吸光度的比值，代表着彼此含量的比例。用此方法来测量光刻胶中树脂与感光剂的含量比。吸收率曲线2.00.00.51.01.5Abs277349Wavelength(nm)PAC相关树脂相关ABUV比=A/B紫外吸收光谱分析主要用于已知物质的定量分析和纯度分析。水分含有率测定采用卡尔-费休(KarlFischer)（电量）法测定大部分有机和无机固、液体石油、化工产品中游离水或结晶水的含量，是一种传统的经典方法其原理是基于有水时，碘被二氧化硫还原,在吡啶和甲醇存在的情况下，生成氢碘酸吡啶和甲基硫酸氢吡啶。反应式如下：H2O+I2+SO2+3C5H5N→2C5H5N·HI+C5H5N·SO3C5H5N·SO3+CH3OH→C5H5N·HSO4CH3在电解过程中,电极反应如下:阳极:2I--2e→I2阴极:I2+2e→2I-2H++2e→H2↑根据电离所用电量，计算出所测物质的水分含有量。动力黏度测量液体流动时内磨擦力的量度叫粘度，粘度值随温度的升高而降低。动力粘度：表示液体在一定剪切应力下流动时内磨擦力的量度，其值为加于流动液体的剪切应力和剪切速率之比在我国法定计量单位中以帕*秒（Pa•s）为单位。习惯用厘泊（Cp）为单位，1cp=0.001Pa•s。测量方法：芬式粘度计金属不纯物含有量原子吸收光度计原子吸收光谱法：将试样溶液中的待测元素原子化，同时还要有一定光强稳定的光源，并能给出同种原子特征的光辐射，使之通过一定的待测之原子区域，从而测其吸光度，然后根据吸光度对标准溶液浓度的关系曲线：计算出试样中待测元素的含量。显影液四甲基氢氧化铵(TMAH)TMAH是一种很强的有机碱，无色、无臭，在135-140℃完全气化，高纯品在140℃低温气化处理无残渣存在。TMAH水溶液无色透明有微氨臭，容易吸收空气中的CO2生成碳酸盐。1wt%水溶液的PH值为12.9（相当于浓度0.2%），浓度2.38%水溶液的比重与水相当约为1.0，25℃下动力粘度约为1.35cp。2.38%TMAH水溶液，与皮肤与眼睛接触会造成轻微的刺激感，对鱼类有毒性（注意环保）。TMAH显影液，引进较少的Na等迁移率高的金属离子，同时当浓度为2.38%时，选择比最好。显影液