光刻胶的事理、应用及未来成长趋势

光刻胶分类及运用领域

按波长分的光刻胶种类

电子束光刻胶（E-beam Resists）

这种光刻胶对电子束辐射敏感，常日用于高分辨率的微电子器件制造，如微纳米加工。

X射线光刻胶（X-ray Resists）

X射线光刻胶对X射线辐射敏感，紧张用于制造更小、更密集的器件，如集成电路。

按照对光的相应来分

光刻胶可分为正性光刻胶和负性光刻胶。

正性光刻胶

光刻胶在经由曝光后，正性光刻胶被曝光区域可溶于显影液，留下的光刻胶薄膜的图形与掩膜版相同，如图3所示。

光刻胶曝光之后

正胶常日含有三种紧张身分，酚醛树脂，感光剂和有机溶剂。
曝光前的光刻胶基本上不溶于显影液。
在曝光时，正胶由于接管光能而导致化学构造发生变革（如图4所示，正胶发生断链），在显影液中的溶解度比曝光前赶过很多。
显影后，感光部分光刻胶被溶解去除。

正胶发生断链

负性光刻胶

负性光刻胶被曝光区域不溶于显影液，所形成的图像与掩膜版相反，如图3所示。

曝光时，感光剂将接管的光能转变为化学能而引起链反应。
聚合物分子间发生交联（如图5所示），形成不溶于显影液的高分子交联聚合物。
显影后，未感光部分的光刻胶被去除。
负性光刻胶的紧张缺陷为，在显影步骤中光刻胶会接管显影液而膨胀，该膨胀征象会限定负性光刻胶的分辨率。

聚合物分子间发生交联

酚醛树脂和重氮萘醌光化学反应示意图

SU-8和三芳基硫盐光化学反应示意图

如下图所示是对数坐标下比拟度曲线的斜率，该曲线有3个区域：非曝光区域，这里所有的光刻胶都基本能够保留下来；曝光区域，在这里光刻胶都会被显影液反应剥离掉；在这两个极度区域的中间区域是所谓的过渡区域。
灵敏度曲线越陡，D0 与 D100的间距就越小，越有助于得到清晰的图形轮廓和高的分辨率。
一样平常光刻胶的比拟度在 0.9~2.0 之间。
对付亚微米图形，哀求比拟度大于1。
常日正胶的比拟度要高于负胶。

对数坐标下比拟度曲线的斜率

灵敏度（Sensitivity）

即光刻胶上产生一个良好的图形所需一定波长光的最小能量值（或最小曝光量），常日指的是它对曝光光源（常日是紫外光）的反应程度，也便是光刻胶发生化学反应的难易程度，其单位是毫焦/平方厘米（mJ/cm2）。

灵敏度太低会影响生产效率，以是常日希望光刻胶有较高的灵敏度。
由于高灵敏度的光刻胶在较低的曝光剂量下就能发生足够的光化学反应，从而在显影过程中形成所需的图案。
灵敏度反响了光刻胶材料对某种波长的光的反应程度。
但是光刻胶的灵敏度太高会影响分辨率。
常日负胶的灵敏度高于正胶。

图9 光刻胶发生化学反应的难易程度

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光刻胶的发展趋势与寻衅

目前环球高端半导体光刻胶市场紧张被日本和美国公司垄断，日企环球市占率约80%，处于绝对领先地位。
我国光刻胶行业起步较晚，生产能力紧张集中在中低端光刻胶领域。
当前，中国光刻胶产品的生产设备和生产技能仍紧张依赖入口，尤其是生产半导体光刻胶紧张设备和材料紧张依赖入口，对外依存度达到90%以上。
在“中国制造2025”的背景下，中国本土光刻胶企业正积极对标国外光刻胶技能，同时对新的核心技能有着较大的发展需求，这匆匆使中国本土光刻胶企业研发动力不断增强。
随着中国光刻胶技能不断进步和行业下贱需求持续增长，未来中国光刻胶将逐步完成国产替代入口，光刻胶的国产化趋势明显。