光刻胶通常是以薄膜形式均匀覆盖于基材表面。当紫外光或电子束的照射时，光刻胶材料本身的特性会发生改变，经过显影液显影后，曝光的负性光刻胶或未曝光的正性光刻胶将会留在衬底表面，这样就将设计的微纳结构转移到了光刻胶上，而后续的刻蚀、沉积等工艺，就可进一步将此图案转移到光刻胶下面的衬底上，最后再使用除胶剂将光刻胶除去就可以了。
2. 光刻胶应用范围
光刻胶广泛应用于集成电路(IC)，封装(Packaging)，微机电系统(MEMS)，光电子器件光子器件(Optoelectronics/Photonics)，平板显示器(LED,LCD,OLED)，太阳能光伏(Solar PV)等领域。
3.光刻胶分类及类型
光刻胶按其形成图形的极性可以分为：正性光刻胶和负性光刻胶。
正胶指的是聚合物的长链分子因光照而截断成短链分子；负胶指的是聚合物的短链分子因光照而交链长链分子。 短链分子聚合物可以被显影液溶解掉，因此正胶的曝光部分被去掉，而负胶的曝光部分被保留。
①．紫外光刻胶（Photoresist）：
各种工艺：喷涂专用胶，化学放大胶，lift-off胶，图形反转胶，高分辨率胶，LIGA用胶等。
各种波长: 深紫外(Deep UV)、I线(i-line)、G线(g-line)、长波(longwave)曝光用光刻胶。
各种厚度: 光刻胶厚度可从几十纳米到上百微米。
②. 电子束光刻胶（电子束抗蚀剂）（E-beam resist）
电子束正胶：PMMA胶，PMMA/MA聚合物， LIGA用胶等。
电子束负胶：高分辨率电子束负胶，化学放大胶（高灵敏度电子束胶）等。
③. 特殊工艺用光刻胶（Special manufacture/experimental sample）
电子束曝光导电胶，耐酸碱保护胶，全息光刻用胶，聚酰亚胺胶（耐高温保护胶）等特殊工艺用胶。
④．配套试剂（Process chemicals）
显影液、去胶液、稀释剂、增附剂（粘附剂）、定影液等。
4.光刻胶成分
光刻胶一般由4部分组成：树脂型聚合物（resin/polymer），溶剂（solvent），光活性物质（photoactive compound，PAC），添加剂（Additive）。 其中，树脂型聚合物是光刻胶的主体，它使光刻胶具有耐刻蚀性能；溶剂使光刻胶处于液体状态，便于涂覆；光活性物质是控制光刻胶对某一特定波长光/电子束/离子束/X射线等感光，并发生相应的化学反应；添加剂是用以改变光刻胶的某些特性，如控制胶的光吸收率/溶解度等。
5.光刻胶的主要技术参数
5.1．灵敏度（Sensitivity）
灵敏度是衡量光刻胶曝光速度的指标。光刻胶的灵敏度越高，所需的曝光剂量越小。单位：毫焦/平方厘米或mJ/cm2。
5.2．分辨率（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。
光刻胶的分辨率是一个综合指标，影响该指标的因素通常有如下3个方面：
(1) 曝光系统的分辨率。
(2) 光刻胶的对比度、胶厚、相对分子质量等。一般薄胶容易得到高分辨率图形。
(3) 前烘、曝光、显影、后烘等工艺都会影响光刻胶的分辨率。
5.3．对比度（Contrast）
对比度指光刻胶从曝光区到非曝光区过渡的陡度。 对比度越好，越容易形成侧壁陡直的图形和较高的宽高比。
5.4．粘滞性/黏度 （Viscosity）
衡量光刻胶流动特性的参数。黏度通常可以使用光刻胶中聚合物的固体含量来控制。同一种光刻胶根据浓度不同可以有不同的黏度，而不同的黏度决定了该胶的不同的涂胶厚度。
5.5．抗蚀性（Anti-etching）
光刻胶必须保持它的粘附性，在后续的刻蚀工序中保护衬底表面。耐热稳定性、抗刻蚀能力和抗离子轰击能力。
5.6．工艺宽容度（Process latitude）
光刻胶的的前后烘温度、曝光工艺、显影液浓度、显影时间等都会对最后的光刻胶图形产生影响。每一套工艺都有相应的最佳的工艺条件，当实际工艺条件偏离最佳值时要求光刻胶的性能变化尽量小，即有较大的工艺宽容度。 这样的光刻胶对工艺条件的控制就有一定的宽容性。
6.特殊光刻胶介绍
6.1. 化学放大光刻胶（CAR，Chemical Amplified Resist）
化学放大胶中含有一种叫做"光酸酵母"（PAG, Photo Acid Generator）的物质。在光刻胶曝光过程中，PAG分解，首先产生少量的光酸。在曝光后与显影前经过适当温度的烘烤，即后烘（PEB, Post Exposure Baking）这些光酸分子又发连锁反应，产生更多的光酸分子。大量的光酸使光刻胶的曝光部分变成可溶（正胶）或不可溶（负胶）。 主要的化学反应是在后烘过程中发生的，只需要较低的曝光能量来产生初始的光酸，因此化学放大胶通常有很高的灵敏度。
6.2.灰度曝光（Grey Scale Lithography）
灰度曝光可以产生曲面的光刻胶剖面，是制作三维浮雕结构的光学曝光技术之一。灰度曝光的关键在于灰度掩膜板的制作、灰度光刻胶工艺与光刻胶浮雕图形向衬底材料的转移。传统掩膜板只有透光区和不透光区，而灰度掩膜板的透光率则是以灰度等级来表示的。实现灰度掩膜板的方法是改变掩膜的透光点密度。
扩散长度扩散长度一般指的是非平衡载流子深入样品的平均距离。中文名扩散长度外文名Diffusion Length简写DL快速导航计算模型 应用扩散机理随着特征尺寸不断减小，在图形形成过程中如何精确的预测关键尺寸的值变的越来越重要。对于化学光刻胶而言，比较常见的有以下两种：DNQ（酚醛树脂）型光刻胶和CAR（化学放大型光刻胶）。它们分别应用于I-line步进式光刻机和Kr F扫描式光刻机。DNQ 型光刻胶的特性由光活性化合物（Photoactive Compounds，PAC）的含量决定。经过曝光步骤，未曝光区域的高浓度PAC将抑制该区域光刻胶在显影液中溶解[1] 。因此，PAC又可以理解为溶解抑制剂。曝光后烘烤（Post Exposure Bake，PEB）步骤可以理解为简单的Fickian扩散。这些假设适用于i-line、h-line、g-line DNQ 型光刻胶的建模。图1是 DNQ 型光刻胶光敏反应的主要过程。[1]DNQ型光刻胶光敏反应过程对于化学放大型光刻胶，情况则复杂的多。由于分辨率的关系，关键尺寸较小的工艺通常都采用化学放大型光刻胶和KrF扫描式光刻机。 KrF光刻胶主要由共聚高分子树脂（溶解抑制剂）、光酸生成剂（Photoacid Generator，PAG）和一些添加物（主要是抑制基体）组成。在深紫外光的照射下，光酸生成剂分解产生光酸。在PEB 阶段，借助所获得的热能，光酸分解共聚高分子树脂里的保护基T-BOC（t-butoxycarbonyloxy），生成具有OH键且易溶于碱性溶液的聚乙烯酚，而另一生成物C（CH3）3将进一步分解出H并与保护基继续反应的。该反应和链式反应类似，化学放大刻胶也因此得名。另一方面，抑制基体会和光酸发生中和反应，打破该链式反应的循环。[2]化学放大型光刻胶反应过程计算模型有效的光刻胶扩散长度可以从光强对比度参数比如曝光宽容度（EL）或者掩膜误差因子（MEF）得出，该关系如下[2] ： 代表扩散化的光学影像强度， 和 分别是关于零级光和一级光散射效率的系数，它代表该级光在全部的照明光中所占的能量比例， 表示光掩膜的关键尺寸值，p代表节距。“-”和 “+”分别表示线的结果或者空隙的结果。令方程等于MEF的量测值，可以计算出有效的光刻胶扩散长度。该结果可应用到光学临近效应修正的模型校准之中[3] [2] 。高斯等效扩散模型用来描述光酸扩散的物理模型，也是目前计算光学中最常用的用来模拟预测光刻胶曝光后形貌的模型之一[4] 。该模型认为光致反应的活性物质产生后在光刻胶中通过扩散的形式形成的浓度遵循高斯分布。应用化学放大型光刻胶在248nm和193 nm光刻工艺中被广泛应用。化学放大的过程需要光致酸在空间上扩散开来，从而实现化学放大的催化反应。这种扩散具有随机性，它会使空间像的对比度下降、掩模版误差因子的升高、能量宽裕度的下降。但是这种对像质的损伤在对较宽的空间周期的光刻中，如0.25um的工艺，并不易被察觉。这是因为典型光刻胶的等效扩散长度为20~60nm，相对250nm来讲并不大。在180nm甚至更先进的130 nm及以下节点中，这种扩散及其产生的效应会变得很显著[3] 。参考资料[1] 韦亚一，超大规模集成电路先进光刻理论与应用，科学出版社，2016：139-144[2] 光刻胶等效扩散长度对0.13μm工艺窗口的影响．百度学术．2005.07 [引用日期2019-01-25][3] 利用OPC工具预测及改善光刻工艺中的图形缺陷．百度学术．2009.06 [引用日期2019-01-25]欢迎分享，转载请注明来源：内存溢出
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