光顯影術/光學蝕刻技術(photolithography)之光阻劑(photoresist)

台大生醫電子與資訊學研究所/皮膚科  王修含 醫師

光阻劑(photoresist)是電子產業的重要發明,可用於光蝕刻技術(photolithography),生產積體電路版
(Integrated Circuits,即俗稱的IC版)
。複雜的積體電路製程中,一塊晶片曝光次數可達50次以上,猶如一層層地平版印刷。近年來亦被應用於生物晶片(biochip/ microarray)的製程。

光阻劑為一種感光材料,可分為兩大類,即正型光阻劑(positive photoresist)和負型光阻劑(negative photoresist)。

正型光阻劑:
被光線(例如紫外線)照射的位置,會溶於光阻顯影液;未照射區域則不溶解。

解析度比負型光阻佳,故大部分的半導體製程工廠使用正型光阻劑,成分為酚醛樹脂(phenol-formaldehyde resin)或環氧樹脂(epoxy resin),溶劑則為醋酸鹽類。


負型光阻劑:
光線照射區域會形成鏈結(cross linkage),使光阻結構強度增加,所以不會溶於光阻顯影液,但未照射區則會溶解。

負光阻在顯影時,顯影液會進入鏈結的分子內,使光阻的體積增加(swelling),使得顯影後的圖案誤差變大,降低其解析度,不適用於3 μm (微米)以下的製程,故半導體製程工業較少應用此類光阻。

常用的負光阻成分為聚異戊二烯橡膠 (polyisoprene rubber),其解析度遜於正型光阻劑,但熱安定性及抗蝕刻性則優於正型光阻劑,常用溶劑為二甲苯 (xylene)。


另有一種「雙型光阻劑」
具有雙重性質的光阻,改變顯影液種類,可造成不同的效應。
若使用鹼性溶劑為顯影液,則具正型光阻的性質;
若使用有機溶劑為顯影液,則具負型光阻的性質。
創作者介紹

皮膚科 王修含醫生

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