本节小编主要为大家讲解光刻工艺中最重要的光刻胶。

　　光刻胶被应用在印刷工业上已经超过一个世纪了。在20世纪20年代，人们才发现它在印制电路板领域可以有广泛的应用。半导体工业采纳这种技术来生产晶圆是在20世纪50年代。在20世纪50年代末，Eastman Kodak和Shipley公司分别出适合半导体工业需要的正胶和负胶。

　　光刻胶是光刻工艺的核心。准备、烘培、曝光、刻蚀和去除工艺会根据特定的光刻胶性质和想达到的预期结果而进行微调。光刻胶的选择和光刻胶工艺的研发是一项非常漫长而复杂的过程。一旦一种光刻工艺被建立，是极少改变的。

　　光刻胶的生产既是为了普通的需求，也是为了特定的需求。它们会根据不同的光的波长和不同的曝光源而进行调试。光刻胶具有特定的热流动性特点，用特定的方法配制而成，与特定的表面结合。这些属性是由光刻胶里不同化学成分的类型、数量以及混合过程来决定的。在光刻胶里有4种基本的成分：聚合物、溶剂、感光剂和添加剂。

　　光敏性对能量敏感的聚合物：对光刻胶光敏性有影响的成分是一些对光和能量敏感的特殊聚合物。聚合物是由一组大而重的分子组成的，这些分子包括碳、氢和氧。塑料就是一种典型的聚合物。

　　光刻胶被设计成与紫外线和激光反应，称为光学光刻胶。还有其他光刻胶可以与X射线或电子束反应。在一种负胶中，聚合物曝光后会由非聚合物状态变为聚合状态。实际上这些聚合物形成了一种相互交联的物质，它是抗刻蚀的物质。当光刻胶被加热或正常光照射也会发生聚合反应。为了防止意外曝光，负胶的生产是在黄光的条件下进行的。

　　正胶的基本聚合物是苯酚-甲醛聚合物，也称为苯酚-甲醛酚醛树脂。在光刻胶中，聚合物是相对不可溶的。在用适当的光能量曝光后，光刻胶转变成可溶状态。这种反应称为光致溶解反应。光刻胶中光致溶解部分会在显影工艺中用溶剂去除。

　　光刻胶会对许多形式的能量有反应。这些形式的能量通常是指光能、热能等，或者是指电磁光谱中具体的某一部分光。有很多策略是专门用来实现小图形曝光的。一种是用更窄波波作为曝光源。传统的基于Novolak的正胶已经被微调过可以用在I-Line曝光源上。然而，在DUV曝光源上，这种光刻胶却不能很好地工作。针对DUV曝光源，光刻胶生产商已经开发了化学放大光刻胶。化学放大地意思是光刻胶地化学反应会通过化学催化剂而被加快。用于X射线和电子束上地光刻胶是不同于传统地正胶和反胶的聚合物。

　　溶剂：光刻胶中容量最大地成分是溶剂。溶剂使光刻胶处于液态，并且使光刻胶能够通过旋转地方法涂在晶圆表面形成一个薄层。光刻胶是和涂料相类似地，包含染色剂，这种染色剂在适当地溶剂中会被溶解。溶剂用于负胶的溶剂是一种芬芳的二甲苯。在正胶中，溶剂是乙酸乙氧乙酯或者是二甲基乙醛。

　　光敏剂：光敏剂被加到光刻胶中用来限制反应光的波谱范围或者把反应光限制到某一特定波长。在负胶中，一种称为bis-aryldzide的混合物被加到聚合物中来提供光敏性。在正胶中，光敏剂是o-naphthaquinonediazide。

　　添加剂：不同类型的添加剂和光刻胶混合在一起来达到特定的结果。一些负胶包含染色剂，它在光刻薄膜中用来吸收和控制光线。正胶可能会有化学的抗溶解系统。这些添加剂可以阻止光刻胶没有被曝光的部分在显影过程被溶解。

　　光刻胶性能的要素

　　光刻胶的选择是一个复杂的过程。主要的决定因素是晶圆表面对尺寸的关系。光刻胶首先必须具有产生那些所要求尺寸的能力。除了这些，还必须有在刻蚀过程中阻挡刻蚀的功能。在阻挡刻蚀的过程中，保持特定厚度的光刻胶层中一定不能存在针孔。另外，光刻胶必须能和晶圆表面很好地粘合，否则刻蚀后图形就会发生扭曲，就像是如果在印刷过程中蜡纸没有和表面贴紧的话，就会得到一个溅污地图形。以上那些，连同工艺维度和阶梯覆盖能力，都是光刻胶性能地要素。在光刻胶的选择过程中，工艺师通常会在不同的性能因素中做出权衡。光刻胶师复杂化学工艺和设备系统的一部分，他们必须一起工作来产生好的图形结果和可生产性，其设备必须使厂商拥有可接受的购买成本。

　　分辨率

　　在光刻胶层能够产生的最小图形尺寸或其间距通常被作为对光刻胶分辨率的参考。在晶圆上最关键的器件和电路的尺寸是图形化工艺的目标。产生的图形或其间距越小，说明分辨率越高。一种特定光刻胶的分辨率，实际上是指特定工艺地分辨率，它还包括曝光源和显影工艺。改变其他的工艺参数也会改变光刻固有的分辨率。总体来说，越细的线宽需要越薄的光刻胶膜来产生。然而，光刻胶膜必须要足够厚来是实现阻挡刻蚀的功能，并且保证不能有孔。光刻胶的选择是这两个目标的权衡。

　　粘结能力

　　作为刻蚀阻挡物，光刻胶层必须和晶圆表面层粘结好，才能够忠实的把光刻胶层的图形转移到晶圆表面层。缺乏粘附性将导致图形畸变。在半导体生产过程中，对于不同的表面，光刻胶的粘结能力是不同的。在光刻胶工艺中，有很多步骤是特意为了增加光刻胶对晶圆表面的自然粘结能力而设计的。负胶通常比正胶有更强的粘结能力。

　　工艺宽容度

　　在阅读光刻工艺地每一个工艺步骤时，应时刻记住这样一个事实，那就是光刻工艺的根本目标是在晶圆表面忠实的再现所需要的图形尺寸。每一个步骤都会影响最终的图形尺寸，并且每一步工艺步骤都有它的内部变异。有些光刻胶对工艺变异裕度更大，那就是说，他们有更宽的工艺范围。工艺范围越宽，在晶圆表面达到所需要尺寸规范的可能性就越大。