光刻膠又稱光致抗蝕劑,是一種對光敏感的混合液體。其組成部分包括:光引發劑(包括光增感劑、光致產酸劑)、光刻膠樹脂、單體、溶劑和其他助劑。光刻膠可以通過光化學反應,經曝光、顯影等光刻工序將所需要的微細圖形從光罩(掩模版)轉移到待加工基片上。依據使用場景,這里的待加工基片可以是集成電路材料,顯示面板材料或者印刷電路板。
在平板顯示行業:主要使用的光刻膠有彩色及黑色光刻膠、LCD觸摸屏用光刻膠、TFT-LCD正性光刻膠等。在光刻和蝕刻生產環節中,光刻膠涂覆于晶體薄膜表面,經曝光、顯影和蝕刻等工序將光罩(掩膜版)上的圖形轉移到薄膜上,形成與掩膜版對應的幾何圖形。
在PCB行業:主要使用的光刻膠有干膜光刻膠、濕膜光刻膠、感光阻焊油墨等。干膜是用特殊的薄膜貼在處理后的敷銅板上,進行曝光顯影;濕膜和光成像阻焊油墨則是涂布在敷銅板上,待其干燥后進行曝光顯影。干膜與濕膜各有優勢,總體來說濕膜光刻膠分辨率高于干膜,價格更低廉,正在對干膜光刻膠的部分市場進行替代。在半導體集成電路制造行業:主要使用g線光刻膠、i線光刻膠、KrF光刻膠、ArF光刻膠等。在大規模集成電路的制造過程中,一般要對硅片進行超過十次光刻。在每次的光刻和刻蝕工藝中,光刻膠都要通過預烘、涂膠、前烘、對準、曝光、后烘、顯影和蝕刻等環節,將光罩(掩膜版)上的圖形轉移到硅片上。
光刻膠是集成電路制造的重要材料:光刻膠的質量和性能是影響集成電路性能、成品率及可靠性的關鍵因素。光刻工藝的成本約為整個芯片制造工藝的35%,并且耗費時間約占整個芯片工藝的40%~50%。光刻膠材料約占IC制造材料總成本的4%,市場巨大。因此光刻膠是半導體集成電路制造的核心材料。按顯示效果分類,光刻膠可分為正性光刻膠和負性光刻膠。負性光刻膠顯影時形成的圖形與光罩(掩膜版)相反;正性光刻膠形成的圖形與掩膜版相同。兩者的生產工藝流程基本一致,區別在于主要原材料不同。按照化學結構分類;光刻膠可以分為光聚合型,光分解型,光交聯型和化學放大型。光聚合型光刻膠采用烯類單體,在光作用下生成自由基,進一步引發單體聚合,最后生成聚合物。光分解型光刻膠,采用含有重氮醌類化合物(DQN)材料作為感光劑,其經光照后,發生光分解反應,可以制成正性光刻膠;
在半導體集成電路光刻技術開始使用深紫外(DUV)光源以后,化學放大(CAR)技術逐漸成為行業應用的主流。在化學放大光刻膠技術中,樹脂是具有化學基團保護因而難以溶解的聚乙烯?;瘜W放大光刻膠使用光致酸劑(PAG)作為光引發劑。
按照曝光波長分類,光刻膠可分為紫外光刻膠(300~450nm)、深紫外光刻膠(160~280nm)、極紫外光刻膠(EUV,13.5nm)、電子束光刻膠、離子束光刻膠、X射線光刻膠等。不同曝光波長的光刻膠,其適用的光刻極限分辨率不同。通常來說,在使用工藝方法一致的情況下,波長越短,加工分辨率越佳。
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