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光敏感的混合液體。

原理

光刻膠在接受一定波長的光或者射線時,會相應(yīng)的發(fā)生一種光化學(xué)反應(yīng)或者激勵作用。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)入激勵態(tài)時引起的。對于有機物，基態(tài)與激勵態(tài)的能量差為3~6eV，相當(dāng)于該能量差的光(即波長為0.2~0.4μm的光)被有機物強烈吸收，使在化學(xué)鍵合中起作用的電子轉(zhuǎn)入激勵態(tài)。化學(xué)鍵合在受到這種激勵時，或者分離或者改變鍵合對象，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)。

光刻膠按用途分類

光刻膠經(jīng)過幾十年不斷的發(fā)展和進步,應(yīng)用領(lǐng)域不斷擴大,衍生出非常多的種類,按照應(yīng)用領(lǐng)域,光刻膠可以劃分為印刷電路板(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。其中,PCB 光刻膠技術(shù)壁壘相對其他兩類較低,而半導(dǎo)體光刻膠代表著光刻膠技術(shù)水平。

(1)半導(dǎo)體用光刻膠

在半導(dǎo)體用光刻膠領(lǐng)域,光刻技術(shù)經(jīng)歷了紫外全譜(300～450nm)、G 線(436nm)、I 線 (365nm)、深紫外(DUV,包括 248nm 和 193nm)和極紫外(EUV)六個階段。相對應(yīng)于各曝光波長的光刻膠也應(yīng)運而生,光刻膠中的關(guān)鍵配方成份,如成膜樹脂、光引發(fā)劑、添加劑也隨之發(fā)生變化,使光刻膠的綜合性能更好地滿足工藝要求。

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光刻膠的相關(guān)內(nèi)容

光刻膠必須滿足幾個硬性指標(biāo)要求：高靈敏度，高對比度，好的蝕刻阻抗性，高分辨力，易于處理，高純度，長壽命周期，低溶解度，低成本和比較高的玻璃化轉(zhuǎn)換溫度（Tg）。主要的兩個性能是靈敏度和分辨力。

感光膠的主要成分是樹脂或基體材料、感光化合物以及可控制光刻膠機械性能并使其保持液體狀態(tài)的溶劑。樹脂在曝光過程中改變分子結(jié)構(gòu)。感光化合物控制樹脂定相的化學(xué)反應(yīng)速度。溶劑使得膠能在圓片上旋轉(zhuǎn)擦敷并形成薄瞙。沒有感光化合物的光刻膠稱為單成分膠或單成分系統(tǒng)，有一種感光劑的情形下，稱為二成分系統(tǒng)。因為溶劑和其他添加物不與膠的感光反應(yīng)發(fā)生直接關(guān)系，它們不計入膠的成分。

在曝光過程中，正性膠通過感光化學(xué)反應(yīng)，切斷樹脂聚合體主鏈和從鏈之間的聯(lián)系，達到削弱聚合體的目的，所以曝光后的光刻膠在隨后顯影處理中溶解度升高。曝光后的光刻膠溶解速度幾乎是未曝光的光刻膠溶解速度的10倍。而負(fù)性膠，在感光反應(yīng)過程中主鏈的隨機十字鏈接更為緊密，并且從鏈下墜物增長，所以聚合體的溶解度降低。見正性膠在曝光區(qū)間顯影，負(fù)性膠則相反。負(fù)性膠由于曝光區(qū)間得到保留，漫射形成的輪廓使顯影后的圖像為上寬下窄的圖像，而正性膠相反，為下寬上窄的圖像。