光刻负胶

　　光刻负胶，树脂是聚异戊二烯，一种天然的橡胶；溶剂是二甲苯；感光剂是种经过曝光后释放出氮气的光敏剂，产生的自由基在橡胶分子间形成交联。从而变得不溶于显影液。负性光刻胶在曝光区由溶剂引起泡涨;曝光时光刻胶容易与氮气反应而抑制交联。

　　光刻胶

　　光刻胶的组成：树脂( resin，polymer)，光胶中不同材料的黏合剂，给予光刻胶的机械与化学性质( 如黏附性、胶膜厚度、热稳定性等);感光剂，感光剂对光能发生光化学反应;溶剂( solvent)，保持光刻胶的液体状态，使之具有良好的流动性；添加剂(additive)，用以改变光刻胶的某些特性，如改善光刻胶发生反射而添加染色剂等。

　　树脂是具有化学基团保护(t- -BOC)的聚乙烯(PHS)。有保护团的树脂不溶于水;感光剂是光酸产生剂( photo acid generator，PAG)，光胶曝光后，在曝光区的PAG 发生光化学反应会产生一种酸。该酸在曝光后热烘(post exposurebaking，PEB)时，作为化学催化剂将树脂上的保护基团移走，从而使曝光区域的光刻胶由原来不溶于水转变为高度溶于以水为主要成分的显影液。化学放大光刻胶曝光速度非常快，大约是DNQ线性酚醛树脂光刻胶的10 倍；对短波长光源具有很好的光学敏感性;提供陡直侧墙，具有高的对比度; 具有0.25μm 及其以下尺寸的高分辨率。1

　　正性光刻胶

　　正性光刻胶，树脂是一种叫做线性酚醛树脂的酚醛甲醛.提供光刻胶的黏附性、化学抗蚀性，当没有溶解抑制剂存在时，线性酚醛树脂会溶解在显影液中；感光剂是光敏化合物(photo active compound，PAC)，最常见的是重氮萘醌(DNQ)，在曝光前，DNQ 是一种强烈的溶解抑制剂，可降低树脂的溶解速度。在紫外曝光后，DNQ 在光刻胶中化学分解，成为溶解度增强剂，大幅提高显影液中的溶解度因子至100 或者更高。这种曝光反应会在DNQ 中产生羧酸，它在显影液中溶解度很高。正性光刻胶具有很好的对比度，所以生成的图形具有良好的分辨率。

　　SU-8光刻负胶

　　SU-8是一种采用近紫外光光刻的负胶，它是一种热固聚合物。SU- 8是芳香族化合物并且高度铰链，因此具有很好的热稳定和化学稳定性，这种特性使得它适合用作为电镀模子和刻蚀掩膜材料，尤其可用于长时间的等离子体干法刻蚀。

　　SU-8具有高的机械强度，它可采用化学机械抛光方法进行平面化加工。有文献记载，通过添加一些功能材料到SU- 8胶体中，可以调节它固化后的化学、磁学、光学以及力学特性。无覆盖的SU-8表面具有疏水特性(约73°~80°)，并且表面能较低(45mJ/m2)，这限制了它在微流体器件中的直接应用。通过表面改性技术可以改变SU- 8的表面疏水特性。2

　　工艺参数分辨率

　　分辨率英文名：resolution。区别硅片表面相邻图形特征的能力，一般用关键尺寸（CD，Critical Dimension）来衡量分辨率。形成的关键尺寸越小，光刻胶的分辨率越好。2

　　对比度

　　对比度（Contrast）指光刻胶从曝光区到非曝光区过渡的陡度。对比度越好，形成图形的侧壁越陡峭，分辨率越好。

　　敏感度

　　敏感度（Sensitivity）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）。单位：毫焦/平方厘米或mJ/cm2。光刻胶的敏感性对于波长更短的深紫外光（DUV）、极深紫外光（EUV）等尤为重要。

　　粘滞性黏度

　　粘滞性/黏度（Viscosity）是衡量光刻胶流动特性的参数。粘滞性随着光刻胶中的溶剂的减少而增加；高的粘滞性会产生厚的光刻胶；越小的粘滞性，就有越均匀的光刻胶厚度。光刻胶的比重（SG，Specific Gravity）是衡量光刻胶的密度的指标。它与光刻胶中的固体含量有关。较大的比重意味着光刻胶中含有更多的固体，粘滞性更高、流动性更差。粘度的单位：泊（poise），光刻胶一般用厘泊（cps，厘泊为1%泊）来度量。百分泊即厘泊为绝对粘滞率；运动粘滞率定义为：运动粘滞率=绝对粘滞率/比重。 单位：百分斯托克斯（cs）=cps/SG。

　　粘附性

　　粘附性（Adherence）表征光刻胶粘着于衬底的强度。光刻胶的粘附性不足会导致硅片表面的图形变形。光刻胶的粘附性必须经受住后续工艺（刻蚀、离子注入等）。

　　光刻负胶比较

　　负性胶与正性胶性能特征进行了比较，结论概括如下：

　　(1) 曝光显影过程不同，正性胶在曝光区间显影，负性胶则相反；

　　(2) 负性胶和正性胶边界漫射光形成的轮廓不同。负性胶由于曝光区间得到保留，漫射形成的轮廓使显影后的图象为上宽下窄的图像 ；而正性胶相反，为下宽上窄的图像；

　　(3) 胶溶于强碱，显影剂采用中型碱溶液，而是负性胶多采用有机溶液，如二甲苯溶液；

　　(4) 加工中可获得的特定几何图形不同，用负性胶可轻易获得孤立的单根线，而正性胶可轻易获得孤立的洞和槽；

　　(5) 负性胶成本低，正性胶昂贵；

　　(6) 负性胶采用有机溶液处理，对生态环境不利，而正性胶采用水溶液，受环保人士欢迎；

　　(7) 负性胶相对于正性胶分辨力较低。

　　本词条内容贡献者为:

　　陈红 - 副教授 - 西南大学