负性光刻胶工艺

介绍

Aldrich光刻胶试剂盒旨在为光刻工艺中的每个步骤提供所必需的化学成分。为了更为便捷的方便,相应组分以预先称量的量进行提供。 蚀刻剂可单独购买,以便可以针对不同的基材选择合适的蚀刻剂。

光刻胶材料的处理和储存:

应采取预防措施,以免在光刻胶材料内形成结块:

  1. 试剂盒应保存在冰箱中以抑制聚合并在开封前平衡至室温
  2. 试剂盒材料应远离光源储存并保存在密封瓶中

工艺条件:

任何刻胶过程都应该在合适的条件下进行:

  1. 注意避免灰尘和其他颗粒。
  2. 相对湿度应控制在30-50%之间。
  3. 适当的光照,倾向于使用金色荧光灯、黄色白炽灯,或带有黄色或橙色滤片的白色荧光灯。

当使用任意光刻胶试剂盒组分的时候应保持足够的通风

光刻胶工艺概要 :

  1. 在120-130°C下保持基材洁净并干燥20-30分钟
  2. 最好使用旋涂系统进行光刻胶应用
  3. 82°C预烘烤20分钟
  4. 光刻胶曝光1-10秒,最低光源10mW/cm2
  5. 光刻胶冲洗10-60秒. 异丙醇润洗并用压缩空气干燥后喷涂(651788阴性刻胶冲洗剂I)
  6. 120°C(最大148°C)后烘烤最低10分钟

详细工艺

  1. 基材制备
    需要特别注意基材不应该具有任何的有机残留和表面颗粒。在120-200°C温度条件下烘烤最长20份中用溶剂进行充分的润洗以完成清洗的步骤。推荐使用三氯乙烯作为溶剂
  2. 应用
    推荐使用旋涂系统以获取高度一致且可重复的涂层厚度。基材应在进行旋转之前先用光刻胶进行涂层。禁止在旋转的过程中使用刻胶以防止不均匀分布的发生。正方形或长方形的基材在低转速(500-1000 rpm)时可获得最佳的涂层。未稀释的刻胶在75 rpm时可产生约2.5 um的涂层,而基材的边缘和角落会较厚。刻胶的厚度取决于转速、加速度以及刻胶的粘度。圆形基材在高转速(2,000-5,000 rpm)时可获得最佳的涂层。基材在>5,000 rmp的转速时对于刻胶的厚度几乎没有影响。随着粘度的降低,转速对于厚度的影响也随之降低。为了获取更好的均一性和更薄的膜并避免产生较厚的基材边缘,在0.1秒加速至最高转速是最佳的。采用旋涂系统得到的膜厚度在0.3至2 um之间。为了避免蚀刻穿孔和针孔的发生,通常比较倾向于获得厚膜(1-2 um)。然而,厚膜可能会带来分辨率的下降。为了获取更好的结果,可采用两层薄膜。
  3. 预烘烤
    为了实现刻胶和基材之间最大的粘附性,所有残留的溶剂和挥发性物质都应当通过蒸发作用而被移除。刻胶如未达到充分的烘烤,则可能会对刻胶工艺中必要的交联反应产生抑制。应特别注意避免发生过度的烘烤,否则会造成刻胶的雾化或分解。推荐的烘烤时间是82 °C条件下20分钟。高于104 °C的烘烤将会对粘附产生不利影响。
  4. 光刻胶曝光
    任何带有接近紫外发射的光源都可用于光刻胶的曝光。大面积光源应只用于粗线条(50 um或更大)。较少散射的光源对于较为精细线条的图案是必需的。推荐用于精细线条图案生成的光源包括碳高压汞蒸气等或氙闪光灯。合适的曝光需要ca. 100 mW/cm2的光强。厚度和工艺的变化会对曝光产生影响。1-10秒的曝光通常是做的,可为光源在基材表面产生最小10 mW/cm2 的辐射。曝光的能量应当不超过最佳值的10%的浮动范围,否则会对精细线条的产生和可重复性产生影响。光刻胶的衍射效应会导致掩膜下的交联反应并使得线条加粗最多到2.5 um。
  5. 光刻胶冲洗
    在通过异丙醇润洗数次之后将冲洗剂喷涂至已带有涂层基材10-60秒。随后表面应当通过氮气或纯净的压缩空气通风来进行干燥
  6. 后烘烤
    需要进行光刻胶的后烘烤已去除残留的溶剂和挥发性物质,来帮助增强刻胶的化学稳定性和粘附性。推荐的后烘烤条件是120 °C条件下10-20分钟,并不推荐高于148 °C。
  7. 光刻胶去除
    热氯化烃,如在 651761阴性刻胶去除剂I中哪些,可使光刻胶发生膨胀并与热的H2SO4偶联后可对刻胶膜进行有效的去除。去除剂和H2SO4理想的温度是50-60 °C