光刻膠的一般特性介紹

評(píng)價(jià)一款光刻膠是否適合某種應(yīng)用需要綜合看這款光刻膠的特定性能，這里給出光刻膠一般特性的介紹。
1. 靈敏度
靈敏度（sensitivity）是衡量曝光速度的指標(biāo)。光刻膠的靈敏度越高，所需的曝光劑量越小。曝光劑量以毫焦耳每平方厘米（mJ/cm2）為單位.光刻膠聚合物分子的解鏈或者交聯(lián)是通過(guò)吸收特定波長(zhǎng)的光輻射能量完成的。一種光刻膠通常只在某些特定的波長(zhǎng)范圍內(nèi)使用，因此需要注意每款光刻膠的感光波段。
2. 對(duì)比度
由對(duì)比度高（contrast）高的光刻膠所得到的的曝光圖形具有陡直的邊壁（side wall）和較高的圖形深寬比（aspect ratio）。顯影曲線的斜率越大，光刻膠的對(duì)比度越高。對(duì)比度直接影響到膠的分辨能力。通過(guò)比較了不同的對(duì)比度的膠所形成的圖形輪廓（profile），我們可以發(fā)現(xiàn)在相同的曝光條件下對(duì)比度高的光刻膠相比于對(duì)比度低的光刻膠具有更加陡直的側(cè)壁。
3. 抗刻蝕比
如果光刻后道工藝是干法刻蝕，光刻膠作為刻蝕掩膜，就需要光刻膠具有較高的抗刻蝕性。這一性能通常是以刻蝕膠的速度與刻蝕襯底材料的速度之比來(lái)表示的（etch selectivity），又稱之為選擇比。如果如果某一光刻膠與硅的抗刻蝕比為10，這表明當(dāng)刻蝕硅的速度為1um/min時(shí)，光刻膠的刻蝕速度只有100nm/min。選擇比的高低也決定了需要多厚的膠層才能實(shí)現(xiàn)對(duì)襯底一定深度的刻蝕。
4. 分辨能力
光刻膠的分辨能力（resolution）是一個(gè)綜合指標(biāo)。影響分辨能力的因素有3個(gè)方面：①曝光系統(tǒng)的分辨率；②光刻膠的相對(duì)分子質(zhì)量、分子平均分布、對(duì)比度與膠厚；③顯影條件與前后烘烤溫度。一般較薄的膠層容易獲得更高的分辨率率，但是膠厚必須與光刻膠的選擇比或者lift-off層厚度加以綜合考慮。正膠的過(guò)曝過(guò)顯和負(fù)膠的過(guò)曝欠顯都會(huì)影響分辨率。烘烤溫度過(guò)高，使得光刻膠軟化流動(dòng)也會(huì)破壞曝光圖形的分辨率。
5. 曝光寬容度
如果光刻時(shí)使用的曝光劑量偏離了最佳曝光劑量，仍能獲得較好的圖形，說(shuō)明這款光刻膠具有較大的曝光寬容度（exposure latitude）。正產(chǎn)情況下，光刻膠擁有一個(gè)最佳的曝光劑量，在光刻時(shí)，應(yīng)該使整個(gè)晶圓包表面的曝光劑量一致，且盡可能接近最佳曝光劑量，但是實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中，由于受外界環(huán)境的影響必然會(huì)有劑量的偏差。曝光寬容度大的膠受曝光能量浮動(dòng)或不均勻的影響較小，更適合生產(chǎn)需求。
6. 工藝寬容度
先后烘烤的溫度、顯影時(shí)間、顯影液濃度與溫度都會(huì)對(duì)最后的光刻膠圖形產(chǎn)生影響。每一套工藝都有相應(yīng)的最佳工藝條件。但當(dāng)這些條件偏離最佳值時(shí)，要求光刻膠的性能變化盡可能小。即有較大的工藝寬容度（process latitude）。這樣的膠對(duì)工藝條件的控制有一定的寬容性，因此可獲得較高的成品率。
7. 熱流動(dòng)性
每種膠都有一個(gè)玻璃態(tài)轉(zhuǎn)化溫度Tg（glass transition temperature）。超過(guò)這一溫度，膠就會(huì)呈熔融狀態(tài)。由于已成型膠的熱流動(dòng)性（thermal flow），會(huì)使顯影形成的圖形變形，影響圖形質(zhì)量和分辨率。當(dāng)然也可以利用這一特點(diǎn)實(shí)現(xiàn)熱回流（reflow）工藝從而制作微透鏡陣列（MLA）結(jié)構(gòu)。
8. 膨脹效應(yīng)
有效負(fù)膠在顯影過(guò)程中會(huì)發(fā)生膨脹現(xiàn)象（swelling）。這主要是由于顯影液分子進(jìn)入膠的分子鏈。使膠的體積增加，從而使膠的圖形變形。
9. 黏度
黏度（viscosity）用于衡量光刻膠液體的可流動(dòng)性。黏度通?？梢杂霉饪棠z中的聚合物的固含量來(lái)控制。同一種膠根據(jù)濃度的不同可以有不同的黏度。而不同的黏度決定了該膠的不同涂覆厚度。這在厚膠工藝中非常明顯。光刻膠一但開瓶使用后隨著溶劑的揮發(fā)光刻膠的黏度和厚度也會(huì)有一定的變化。
10. 保證期限
每一款膠都有一定的保值期限（shelf life）。這是因?yàn)楣饪棠z中含有光敏物質(zhì)，存放時(shí)間過(guò)久會(huì)失去光活性、溶劑揮發(fā)。有些膠會(huì)因?yàn)槭軣岫冑|(zhì)，必須低溫存儲(chǔ)。光刻膠一般都是對(duì)外界光照敏感的，尤其是外界光源中的紫外光成分，所以光刻膠都是存儲(chǔ)在棕色試劑瓶中的，光刻膠工藝線都是在黃光環(huán)境中操作的。

審核編輯 黃宇