負(fù)性光刻膠原理

又稱光致抗蝕劑，是一種由感光樹脂、增感劑（見光譜增料）和溶劑三種主要成分組成的對(duì)光敏感的混合液體。

原理

光刻膠在接受一定波長(zhǎng)的光或者射線時(shí),會(huì)相應(yīng)的發(fā)生一種光化學(xué)反應(yīng)或者激勵(lì)作用。光化學(xué)反應(yīng)中的光吸收是在化學(xué)鍵合中起作用的處于原子外層的電子由基態(tài)轉(zhuǎn)入激勵(lì)態(tài)時(shí)引起的。對(duì)于有機(jī)物，基態(tài)與激勵(lì)態(tài)的能量差為3~6eV，相當(dāng)于該能量差的光(即波長(zhǎng)為0.2~0.4μm的光)被有機(jī)物強(qiáng)烈吸收，使在化學(xué)鍵合中起作用的電子轉(zhuǎn)入激勵(lì)態(tài)。化學(xué)鍵合在受到這種激勵(lì)時(shí)，或者分離或者改變鍵合對(duì)象，發(fā)生化學(xué)變化。電子束、X射線及離子束(即被加速的粒子)注入物質(zhì)后，因與物質(zhì)具有的電子相互作用，能量逐漸消失。電子束失去的能量轉(zhuǎn)移到物質(zhì)的電子中，因此生成激勵(lì)狀態(tài)的電子或二次電子或離子。這些電子或離子均可誘發(fā)光刻膠的化學(xué)反應(yīng)。

光刻膠工藝

主要用于半導(dǎo)體圖形化工藝，是半導(dǎo)體制造過程中的重要步驟。光刻工藝?yán)没瘜W(xué)反應(yīng)原理把事先制備在掩模上的圖形轉(zhuǎn)印到晶圓，完成工藝的設(shè)備光刻機(jī)和光刻膠都是占半導(dǎo)體芯片工廠資產(chǎn)的大頭。

在目前比較主流的半導(dǎo)體制造工藝中，一般需要40 步以上獨(dú)立的光刻步驟，貫穿了半導(dǎo)體制造的整個(gè)流程，光刻工藝的先進(jìn)程度決定了半導(dǎo)體制造工藝的先進(jìn)程度。光刻過程中所用到的光刻機(jī)是半導(dǎo)體制造中的核心設(shè)備。目前，ASML 的NXE3400B售價(jià)在一億歐元以上，媲美一架F35 戰(zhàn)斗機(jī)。

按曝光波長(zhǎng)，光刻膠可分為紫外（300~450 nm）光刻膠、深紫外（160~280 nm）光刻膠、極紫外（EUV，13.5 nm）光刻膠、電子束光刻膠、離子束光刻膠、X射線光刻膠等。按照應(yīng)用領(lǐng)域的不同，光刻膠又可以分為印刷電路板（PCB）用光刻膠、液晶顯示（LCD）用光刻膠、半導(dǎo)體用光刻膠和其他用途光刻膠。PCB光刻膠技術(shù)壁壘相對(duì)其他兩類較低，而半導(dǎo)體光刻膠代表著光刻膠技術(shù)先進(jìn)水平。

光刻膠的未來發(fā)展

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由于光刻膠的技術(shù)壁壘較高，國(guó)內(nèi)光刻膠市場(chǎng)基本被國(guó)外企業(yè)壟斷。特別是高分辨率的KrF和ArF光刻膠，基本被日本和美國(guó)企業(yè)占據(jù)。  

國(guó)內(nèi)光刻膠生產(chǎn)商主要生產(chǎn)PCB光刻膠，面板光刻膠和半導(dǎo)體光刻膠生產(chǎn)規(guī)模相對(duì)較小。國(guó)內(nèi)生產(chǎn)的光刻膠中，PCB光刻膠占比94%，LCD光刻膠和半導(dǎo)體光刻膠占比分別僅有3%和2%。

國(guó)內(nèi)光刻膠需求量遠(yuǎn)大于本土產(chǎn)量，且差額逐年擴(kuò)大。由于國(guó)內(nèi)光刻膠起步晚，目前技術(shù)水平相對(duì)落后，生產(chǎn)產(chǎn)能主要集中在PCB光刻膠、TN/STN-LCD光刻膠等中低端產(chǎn)品，TFT-LCD、半導(dǎo)體光刻膠等高技術(shù)壁壘產(chǎn)品產(chǎn)能很少，仍需大量進(jìn)口，從而導(dǎo)致國(guó)內(nèi)光刻膠需求量遠(yuǎn)大于本土產(chǎn)量。