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發布時間：2021-06-01 03:45
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負性光刻膠原理
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,會相應的發生一種光化學反應或者激勵作用。光化學反應中的光吸收是在化學鍵合中起作用的處于原子外層的電子由基態轉入激勵態時引起的。對于有機物，基態與激勵態的能量差為3~6eV，相當于該能量差的光(即波長為0.2~0.4μm的光)被有機物強烈吸收，使在化學鍵合中起作用的電子轉入激勵態?；瘜W鍵合在受到這種激勵時，或者分離或者改變鍵合對象，發生化學變化。電子束、X射線及離子束(即被加速的粒子)注入物質后，因與物質具有的電子相互作用，能量逐漸消失。電子束失去的能量轉移到物質的電子中，因此生成激勵狀態的電子或二次電子或離子。這些電子或離子均可誘發光刻膠的化學反應。
光刻膠定義
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光刻膠是一大類具有光敏化學作用(或對電子能量敏感)的高分子聚合物材料，是轉移紫外曝光或電子束曝照圖案的媒介。光刻膠的英文名為resist，又翻譯為抗蝕劑、光阻等。因為光刻膠的作用就是作為抗刻蝕層保護襯底表面。光刻膠只是一種形象的說法，因為光刻膠從外觀上呈現為膠狀液體。
光刻膠通常是以薄膜形式均勻覆蓋于基材表面。當紫外光或電子束的照射時，光刻膠材料本身的特性會發生改變，經過顯影液顯影后，曝光的負性光刻膠或未曝光的正性光刻膠將會留在襯底表面，這樣就將設計的微納結構轉移到了光刻膠上，而后續的刻蝕、沉積等工藝，就可進一步將此圖案轉移到光刻膠下面的襯底上，后再使用除膠劑將光刻膠除去就可以了。
光刻膠按其形成圖形的極性可以分為：正性光刻膠和負性光刻膠。正膠指的是聚合物的長鏈分子因光照而截斷成短鏈分子；負膠指的是聚合物的短鏈分子因光照而交鏈長鏈分子。 短鏈分子聚合物可以被顯影液溶解掉，因此正膠的曝光部分被去掉，而負膠的曝光部分被保留。
光刻膠一般由4部分組成：樹脂型聚合物（resin/polymer），溶劑（solvent），光活性物質（photoactive compound，PAC），添加劑（Additive）。 其中，樹脂型聚合物是光刻膠的主體，它使光刻膠具有耐刻蝕性能；溶劑使光刻膠處于液體狀態，便于涂覆；光活性物質是控制光刻膠對某一特定波長光/電子束/離子束/X射線等感光，并發生相應的化學反應；添加劑是用以改變光刻膠的某些特性，如控制膠的光吸收率/溶解度等。
光刻膠分類介紹
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根據化學反應機理和顯影原理的不同，光刻膠可以分為負性膠和正性膠。對某些溶劑可溶，但經曝光后形成不可溶物質的是負性膠;反之，對某些溶劑不可溶，經曝光后變成可溶的為正性膠。 從需求端來看，光刻膠可分為半導體光刻膠、面板光刻膠和PCB光刻膠。其中，半導體光刻膠的技術壁壘較高。
光刻膠產品種類多、專用性強，是典型的技術密集型行業。不同用途的光刻膠曝光光源、反應機理、制造工藝、成膜特性、加工圖形線路的精度等性能要求不同，導致對于材料的溶解性、耐蝕刻性、耐熱性等要求不同。因此每一類光刻膠使用的原料在化學結構、性能上都比較特殊，要求使用不同品質等級的光刻膠專用化學品。
如何選擇光刻膠
光刻膠必須滿足幾個硬性指標要求：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換溫度（Tg）。主要的兩個性能是靈敏度和分辨力。大多數光刻膠是無定向的聚合體。當溫度高于玻璃化轉換溫度，聚合體中相當多的鏈條片以分子運動形式出現，因此呈粘性流動。當溫度低于玻璃化轉換溫度，鏈條片段的分子運動停止，聚合體表現為玻璃而不是橡膠。當Tg低于室溫，膠視為橡膠。當Tg高于室溫，膠被視為玻璃。由于溫度高于Tg時，聚合體流動容易，于是加熱膠至它的玻璃轉化溫度一段時間進行退火處理，可達到更穩定的能量狀態。在橡膠狀態，溶劑可以容易從聚合體中去除，如軟烘培膠工藝。但此時膠的工作環境需要格外關注，當軟化膠溫度大于Tg時，它容易除去溶劑，但也容易混入各種雜質。一般來說，結晶的聚合體不會用來作為膠，因為結晶片的構成阻止均一的各向同性的薄膜的形成。
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