光刻胶的原理和作用

正胶

在碱溶性酚醛树脂中添加光活性化合物(PAC、二叠氮萘醌 (NQD))会降低光刻胶薄膜的碱溶性。酚醛树脂的碱溶性 OH 基团被 NQD 阻断(抑制效应),因此碱性显影液无法攻击。使用曝光掩模在 UV 范围(308 – 450 nm)曝光后,光敏化合物与相应的茚羧酸衍生物发生反应,从而将正性光刻胶的碱溶性提高约 100 倍(见图1). 显影后,只有那些被掩膜保护的区域会保留下来,而暴光的区域会被去除。

图1 参考:Ralph Dammel“以重氮萘醌为基础的光刻胶”,第10页

曝光区域和未曝光区域的显影速度取决于PAC含量。随着PAC浓度的增加,由于碱溶性茚羧酸的浓度增加,未暴露区域的溶解速率依次降低(见图2)。为了获得最大的灵敏度只需要曝光薄膜中30 – 40%的PACs。完全曝光只需要更多的光能,而溶解速率仅略有增加。在40%的曝光下,抑制效应已经或多或少得到了补偿。

图2,参考:Ralph Dammel的“以重氮萘醌为基础的光刻胶”,第9页

负胶

交联剂双叠氮化物、酸化剂和胺类化合物对酚醛树脂的碱溶性影响很小。由于交联剂在碱性条件下几乎完全不溶,因此与纯酚醛树脂相比,在存在交联剂的情况下,负性光刻胶的溶解度仅略微降低。具有随后烘烤步骤的曝光导致曝光的负性光刻胶区域的交联。对于化学放大光刻胶(例如 AR-N 4400),曝光后的烘烤步骤是绝对必要的,因为交联仅在这些条件下发生。自由基交联剂如双叠氮化物的交联(例如 AR-N 4240) ,在室温下已经发生交联反应。如果使用自由基交联剂,曝光后的额外烘烤可能会导致灵敏度进一步提高。

交联步骤使暴露区域不溶。因此,这些区域在显影过程中不会被去除。然而,未曝光的区域仍然是可溶的,并被显影液去除。

基本化学概述:

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