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光刻膠

  光刻膠(Photoresist；又稱光致抗蝕劑)是指通過紫外光、準分子激光、電子束、離子束、Ｘ射線等光源的照射或輻射，其溶解度發生變化的耐刻蝕薄膜材料。

  電子束光刻膠很敏感，曝光后可以用某些顯影劑顯影。與曝光區域相比，光刻膠可產生正像或負像。與光刻膠類似，電子束光刻膠在光刻技術中發揮兩個主要作用：(a) 精確的圖案轉移；(b) 形成和保護覆蓋基底，防止蝕刻或離子注入。這些功能完成后，通常會去除光刻膠。電子束光刻膠的重要特性包括分辨率、靈敏度、抗蝕刻性和熱穩定性，本節將對這些特性進行介紹。

3 光刻膠的分辨率和特性

在電子束光刻過程中，電子將穿過光刻膠，并通過原子碰撞（即散射）損失能量。但是，部分電子會從基底散射回光刻膠中，這種現象稱為背散射。散射和背散射會使電子束掃描的線變寬，從而增加光刻膠的總劑量。

散射的影響隨電子束能量的變化而變化。能量越高，散射率越低，但散射后的距離卻越長。因此，有兩種方法可以獲得高分辨率，一種是高能量但應用劑量相對較低，另一種是低能量但應用劑量相對較高。無論哪種方法，都需要非常緊密聚焦的電子束，以獲得較小的特征尺寸。

某些電子束光刻應用的另一個問題是寫入速度，這主要取決于光刻膠的靈敏度和寫入過程中使用的電流大小。分辨率最高的光刻膠通常靈敏度最低。

   光刻膠的最終分辨率并不是由電子散射決定的，而是由以下因素共同決定的：(a) 曝光過程中電子與光刻膠分子之間庫侖相互作用的范圍所決定的分散性；(b) 進入光刻膠的次級電子的雜散；(c) 光刻膠的分子結構；(d) 顯影過程中的分子動力學（光刻膠在顯影劑中的膨脹趨勢）；以及 (e) 電子光學中的各種偏差。

   光刻膠的分辨率還受到鄰近效應的影響，這種效應是由曝光過程中相鄰的特征造成的。在某些情況下，這種效應會大大降低曝光模式，其中包括大量間距較近的細微特征，或在較大特征附近的小特征。

   光刻膠的抗蝕刻性、熱穩定性、附著力、固含量和粘度等機械和化學特性對圖案轉移非常重要。在這些性能中，抗蝕刻性是將光刻膠用作蝕刻掩模時最重要的性能。抗蝕刻性是指光刻膠在圖案轉移過程中承受蝕刻程序的能力。另一個重要特性是熱穩定性，它能滿足干蝕刻等特定工藝的要求。如前所述，電子束光刻膠可沉積在各種基底上，包括半導體（Si、Ge、GaAs）、金屬（Al、W、Ti）和絕緣體（SiO2、Si3N4）。良好的附著力是獲得良好圖案轉移的必要條件。

  為提高光刻膠與基底之間的附著力，可采用多種技術，包括涂覆前的脫水烘烤、附著力促進劑（如六甲基二硅氮烷(HMDS)、蒸鍍系統和高溫后烘烤循環(HMDS烘箱）。

電子束光刻膠通常分為正性光刻膠和負性光刻膠，可以根據光刻膠照射后，交聯反應或化學鍵斷裂誰占主導地位進行劃分。正性光刻膠（正膠）：曝光區域光刻膠中的化學鍵斷裂反應占主導，易溶于顯影液。負性光刻膠（負膠）：曝光區域光刻膠中的交聯反應占主導，由小分子交聯聚合為大分子，難溶解于顯影液。