光刻胶是光刻工艺中最关键的材料。它是一种具有光敏化学作用的高分子聚合可溶解物,其 4 个基本成分为树脂型聚合物(resin)、溶剂(solvent)、光活性物质(photoactive compound,PAC)、添加剂(additives)。

树脂型聚合物是光刻胶的主体,它使胶具有抗刻蚀性能。溶剂使树脂型聚合物保持液体状态以利于涂覆。光活性物质控制树脂型聚合物对某一特定光波长的感光度。添加剂用于控制胶的光吸收率或溶解度。值得提出的是,光刻胶并不意味着仅对光辐射敏感,有些光刻胶对电子束、离子束或 X 射线也敏感。因此这些胶可同时用来做其他加工工艺中的抗蚀剂。

光刻胶的分类

在光刻工艺技术中,按照形成图案的极性可以分为两类。就光敏化学反应而言,聚合物长链因为光照而截断成短链分子的为正性光刻胶(positive photoresist);聚合物短链分子因光照而交联(cross linking)成长链分子的为负性光刻胶(negative photoresist)。短链分子聚合物可以被显影液溶解掉。还有一种化学放大光刻胶。

  • 正性光刻胶:曝光区域更容易在显影液中溶解(light breaks polymer chain into small fragments) ;
  • 负性光刻胶:曝光区域更不容易在显影液中溶解(light cross links polymer chains together);
  • 化学放大光刻胶:由光敏产酸物(PAG)、酸敏树脂和溶剂等组成,一个光子触发许多化学反应,灵敏度大增。

正性光刻胶与负性光刻胶比较