最後更新:2026年10月8日曝光・微影圖案化・光罩・光阻中國大陸:溶胀

膨潤是什麼

Swelling

膨潤(swelling)是樹脂等高分子吸收溶劑或水後,不溶解而體積膨脹的現象。在半導體領域,過去的負型光阻吸收顯影液而膨潤,造成圖案相黏或蛇行,這也是不易膨潤的酚醛系正型光阻成為主流的原因。CMP研磨墊或樹脂吸濕時也會出現此現象。

目錄4 項
  1. 定義與原理
  2. 常見問題
  3. 相關用語
  4. 比較文章

定義與原理

膨潤(Swelling)是樹脂等高分子材料吸收溶劑或水等液體後,不溶解而體積膨脹的現象。它是液體分子進入高分子鏈之間所造成,果凍或乾豆吸水膨脹也是膨潤的例子。交聯成網狀的高分子吸收液體後也不會溶解而只會膨脹,因此容易發生膨潤。

在半導體領域,光阻顯影時的膨潤在歷史上很重要。過去主流的環化橡膠系負型光阻,即使是曝光後交聯而不溶的部分,也會吸收有機溶劑顯影液而膨潤。膨脹的圖案會與相鄰圖案相黏或蛇行,形狀崩壞,無法製作微細圖案。相對地,使用酚醛樹脂(novolac)的正型光阻,即使以鹼性水溶液(TMAH)顯影也幾乎不會膨潤,因此能提高解析度,成為1980年代以後微縮化的主流。現今的負型光阻,也透過顯影液的選擇與樹脂設計來抑制膨潤。

膨潤也出現在其他製程。CMP研磨墊會吸收水與研磨液而膨潤,硬度與形狀隨之改變,因此透過初期的磨合(break-in)與保管條件加以管理。光阻剝除時,會先以剝除液使光阻膨潤再去除,以有效率地剝離。多孔質低介電常數膜與封裝樹脂若吸水膨潤,會造成介電常數上升、應力變化與剝離,因此會導入抑制吸濕的處理與乾燥步驟。

膨潤的常見問題

膨潤是什麼意思?
指樹脂等高分子材料吸收溶劑或水後,不溶解而體積膨脹的現象。網狀相連的高分子吸收液體後不會溶解,因此容易發生只膨脹的膨潤。
光阻膨潤為什麼會成為問題?
因為顯影時光阻圖案吸收液體而膨脹,會與相鄰圖案相黏,或使細線蛇行,造成形狀崩壞。過去以有機溶劑顯影的負型光阻,因此遇到微縮化的極限,於是不易膨潤的正型光阻成為主流。

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