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PKPⅡ光刻胶

(纯净的柯达(Kodak)光刻胶)
 
这种稳定的纯净的柯达光刻胶材料在分辨率、粘结性和抗浸蚀性等方面都有所改进而且细孔密度低,可用于先进的平面半导体技术和微电子技术。
 
PKP - Ⅱ型
 
具有优良粘结性能的纯净KTFR光刻胶PKP纯净柯达光刻胶
 
说明
 
PKP光刻胶是纯净的柯达“KMER”和“KTFR”稳定溶液,这种光刻胶在分辨率、粘结性和抗浸蚀性方面有所改进,细孔密度低,作为阴性光刻胶使用具有全面良好性能。在使用时,这种光刻胶不需要进行膜过滤。分辨率在微米范围。在生产过程中光刻工艺具有良好稳定的重现性。PKP光刻胶的生产条件保证这种光刻胶具有高质量并满足高级集成电路制作的严格精密要求。
KTFR产品是用特殊离心技术在等温条件下纯化制得的。此纯化过程保证光刻胶产品的优良性能。这种高聚物(顺式聚异戊二烯)分子量大小和粒度分布非常均匀。事实上这种离心过程是去除特别高分子量的高聚物组分的分离过程。因此由此纯化产品制得的光刻胶膜的细孔密度极低。
  
PKP-Ⅱ型(纯净的KTFR)
 
PKP光刻胶的性质
 
PKP溶液
Ⅱ型
溶剂
二甲苯
%固体(重量)
28±0.8
粘度(cps,25℃)
500±35
Cannon-Fenske
 
比重(25℃/4℃)
0.897
闪点(℉)
84
表面张力(达因/cm)
29.2
高聚物组成
环化顺式聚异戊二烯
平均分子量,膜渗透压测定法
65,000 ± 5,000
感光剂2,6-双(P-叠氮基苄叉-4-甲基环己铜)
谱峰(μ)
355
光谱吸收范围(μ)
310-480
临界曝光强度(焦耳、cm2
0.01
有效期
4
PKP膜(曝光的)
 
热延伸率(%/℃)
0.04
热澎胀系数(in/in/℉)
4.5×10-5
介电常数(1mc)
2.4
吸水性(25℃)
体积电阻率(25℃)(欧姆-cm)
1014
相转变温度下的平展间距(A)
158℃
2.9
148℃
3.9
146℃
4.0
118℃
4.9
100℃
5.4
注释:当平展间距与基体材料的晶格常数相对应时,光刻胶的粘结性最好:(铝-4.0A;硅5.4A;SiO2-4.9A)
 
PKPⅡ型的使用说明
 
引言
 
纯净柯达光刻胶(PKP)的使用消除了光刻胶应用方面的许多严重的内在问题。通过Transene热控制离心过滤技术可以得到基本不含密聚体的均匀的光刻胶材料。但是光刻胶的涂布和加工在某种程度上依然还要凭借经验。下面篇幅将交待工业上光刻胶使用技术步骤的概要情况。不过因为环境和设备时有所变化,常常需要对条件和工艺参数进行适当调节,才能得到满意结果。
 
环境
 
几点注意事项
 
1、灰尘和纤维屑能招致细孔的产生,因此要用清水冲净。
2、相对湿度必须控制在30-50%之间。
3、要用加有黄色或橙色滤光片的金色荧光、黄色白炽光或白色荧光照明。
4、因为有溶剂挥发,所以要充分通风。
 
贮存
 
PKP材料是应您的订货而特意纯化制备的。为了使其保持不含密聚体,必须注意:
1、PKP材料应当冷藏,以避免发生聚合反应。使用之前再把它温热至室温。
2、PKP材料应当存放在远离光源的地方,使用时再从原装瓶中取出。
 
使用步骤:
 
Ⅰ、准备基体材料
清洗并在120-130℃予烘烤20-30分钟
Ⅱ、涂加光刻胶
    用电机驱动的旋转法
Ⅲ、预烘烤
82℃烘烤20分钟
Ⅳ、光刻胶暴光
    暴光1-10秒,最小光源10mW/cm2
Ⅴ、光刻胶显影
    先喷PKPⅡ型显影剂10-60秒钟,接着用异丙醇冲洗,然后用压缩空气或氮气吹干。
Ⅵ、后烘烤
    120℃(最高148℃)至少烘烤10分钟
Ⅶ、光掩剂的去除
使用热氯代烃和热H2SO4或Indust-Ri-chem J-100清除剂
光刻胶使用技术
 
Ⅰ、准备基体材料
只有在涂加光刻胶之前把基体彻底洗净并干燥好,才能得到没有瑕疵的精确蚀刻图案。
首先用三氯乙烯类溶剂洗涤去除表面颗粒和有机物,然后在120℃-200℃烘烤20分钟。
 
Ⅱ、涂加光刻胶
采用将基体置于电机驱动的真空旋转吸盘上进行旋转的标准技术可以得到厚度均匀而且重现性良好的光刻胶涂层。
当采用此技术时,离心力使涂层均匀,溶剂不发生明显蒸发,基体边缘上光刻胶也不会过多散失。先在基体上加上满溢量光刻胶。在旋转过程中决不再添加光刻胶。这样可使光刻胶分布均平。
正方形或长方形基体涂制时转速要低,50-1000rpm。未经稀释的光刻胶在75 rpm的转速下所得到的涂层厚度约为2.5μ,基体中心和边缘稍厚一些。
图形基体(此为最普通的情况)在涂加光刻胶时,要求转速较高,在2,000-5,000rpm之前,所得到光刻胶层厚度决定于光刻胶的粘度、旋转速率和加速时间。旋转速率大于5,000时,速率对光刻胶厚度影响甚微。低的光刻胶粘度和低的旋转速率(rpm)将对厚度有所影响。加速到峰值速率所用的时间被认为是决定基体上光刻胶涂层更薄和更为均匀的决定性因素。而且基体边缘上稍厚的光刻胶涂层此时也会变得薄些。达到峰值转速的最佳加速时间是0.1秒。
薄膜电路所需要的光刻胶膜厚度在0.3-2μ之间。在其厚度下限时,如果再将光刻胶加以稀释时,便会产生不连续的膜层。厚膜(1-2μ)会使抗浸蚀能力增强,细孔减少,但分辨率亦会有所降低,是其缺点。旋转两个薄涂层的好办法可以得到所需要厚度的光刻胶膜,质量可得到充分保证。
 
Ⅲ、预烘烤
蒸发残余的溶剂可以使光刻胶最大限度的粘结在基体上。光刻胶涂层烘烤不彻底时,要求暴光条件会有所变化,因为此时残余的溶剂会抑制官能团的交联作用。过多烘烤也会造成问题,如形成雾翳或使光刻胶材料发生分解等。完好的烘烤时间依赖于膜的厚度而定。
KTFR要在82℃烘烤20分钟(当温度高于104℃时,对粘结性会有所影响)。
 
Ⅳ、光刻胶的暴光
光刻胶可以用任何其辐射在近紫外光谱的光源暴光。大面积光源仅仅适用于粗线条(50μ或0.002英寸或更粗)。为了能够分辨细节需要采用小扩散光源。一般说来,对于细线条图案要采用点光源(碳孤灯、高压泵蒸汽或氙闪光灯),而且光源要远离基体。这样可以保证基体面上光强度均匀。KTFR的正确暴光要求光能为100mW/cm2。正确暴光时间决定于膜厚度和其他工艺参数。如果光源在基体表面产生的最小辐射强度是10mW/cm2时,暴光1-10秒钟便已足够了。
为了使细线图案精确和重现,暴光能量需要控制在最佳值±10%以内。要监控基体表面的光强度。由于光刻胶材料的衍射效应,过度暴光会使光掩层下面的光刻胶发生交联,结果使线条加宽到2.5μ。
暴光不足时,仅在光刻胶膜的表面上发生交联反应,当显影时,图案便会被冲洗掉。基体不平滑或光掩膜与光刻胶表面接触不足时会导致线条变宽。采用抽真空的办法使光掩膜紧紧粘贴在平滑的基体表面上可以避免此问题的发生。
当在氧气存在的条件下进行暴光时,KTFR稳定剂发生分解,而高聚物并不发生交联反应。反应只限于发生在膜的表面上,膜依然能够溶解于显影液中,当光刻胶涂层厚度超过1μ时,氧的这种作用便不再明显。当膜厚度小于0.5μ时,膜会受到严重影响,在随后的蚀刻过程中便不能再起足够的保护作用。
 
Ⅴ、光刻胶显影
一般说来最佳步骤是首先在涂层基体上喷显影剂10到60秒钟,接着用异丙醇冲洗。然后用纯净空气或氮气将表面残存的溶剂吹掉。其中显影剂建议使用Transene PKPⅡ型显影剂。
 
Ⅵ、后烘烤
在光刻胶显影之后进行后烘烤可以蒸发掉残余溶剂、增强高聚物涂层的化学稳定性及其粘结强度。但是烘烤温度不能超过148℃。建议在120℃烘烤10-20分钟。
 
Ⅶ、光刻胶的去除
最常用的去除光刻胶技术是采用热氯代烃(使高聚物膨胀)和热H2SO4混合液松动光刻胶膜。在市售去除剂溶液中,建议用Indust-Ri-chem J-100去除KTFR光刻胶膜。
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