正型光刻胶和负型光刻胶的区别
UV光刻胶分正性胶和负性胶，那他们有什么区别呢？
目前最常用的两种正性光刻胶为PMMA和DQN，其中PMMA为单成分胶；DQN为二成分胶，DQ为感光化合物，N为基体材料。
PMMA在深紫外光照下，聚合体结合链断开，变得易溶解。 PMMA对波长220nm的光最为敏感，而对波长高于240nm的光完全不敏感。PMMA要求曝光剂量大于250mJ/cm2，初期的深紫外曝光时间要求10min[4]。通过添加光敏剂，如t-丁基苯酸，PMMA的紫外光谱吸收率增加，可获得150mJ/cm2的灵敏度。 PMMA常用于电子束光刻，也用于离子束光刻和X射线光刻。
DQN是一种典型的近紫外、二成分...全部
UV光刻胶分正性胶和负性胶，那他们有什么区别呢？
目前最常用的两种正性光刻胶为PMMA和DQN，其中PMMA为单成分胶；DQN为二成分胶，DQ为感光化合物，N为基体材料。
PMMA在深紫外光照下，聚合体结合链断开，变得易溶解。
PMMA对波长220nm的光最为敏感，而对波长高于240nm的光完全不敏感。PMMA要求曝光剂量大于250mJ/cm2，初期的深紫外曝光时间要求10min[4]。通过添加光敏剂，如t-丁基苯酸，PMMA的紫外光谱吸收率增加，可获得150mJ/cm2的灵敏度。
PMMA常用于电子束光刻，也用于离子束光刻和X射线光刻。
DQN是一种典型的近紫外、二成分光刻胶。其光化学反应转换极性，属于基体材料可溶产品。亲水基体材料N是碱性可溶物，当添加重量比为20%~50%的DQ后，与苯酸形成的混合物变得不可溶。
感光剂DQ经过光化学反应后，胶重新变得可溶。基体脂是苯酸和甲醛的共聚物。基体脂吸收300nm以下的光，DQ添加物使光吸收区间在400nm周围。365，405，435nm波长的曝光采用DQN。
大多数正性胶溶于强碱，显影剂采用中型碱溶液。
典型工业用显影剂为KOH，TMAH，酮或乙酰唑胺。辐射感应反应改变曝光后的胶为厌水性和亲水性区域。溶液经常作为缓冲剂以提供一个操作窗口和比较长的生命周期。可溶性和pH都取决于加工时的温度，其变化控制精度要求为±0。
5℃ [5]。正性胶典型的浇铸溶液是乙烯基乙二醇脂醋酸盐，甲基乙二醇脂，芳(族)烃。出于环境保护考虑，半导体工业和MEMS制造努力不采用有机溶液。因此水性正性胶越来越流行。
常用的负性胶都是基于主链和下垂的从链之间的十字链接加强使曝光后胶不可溶的原理。
使用最广泛的二成分负性胶是b-橡胶阻抗剂，主要基体是环化多体橡胶基，一种人工合成橡胶，感光剂损失氮并在光解后产生硝酸。硝酸立即参与以加强树脂的十字链接的一系列反应。与周围环境中或溶于聚合体中的氧气发生的氧化反应是聚合过程中的竞争反应。
因此提取聚合过程中的氧气可阻止这种反应。这揭示了负性胶的一个缺点：曝光必须在氮气环境中进行；负性胶的另一缺点是胶膜厚度受到限制，因为十字链接反应过程发生在光最先到达的薄膜表面。需要“过曝光”以保证基体表面的胶不可溶，胶要求的厚度越厚，完成聚合反应需要的剂量就越多，发生散射的机会就越大。
散射反过来又降低可获得的分辨力。实际应用中，负性胶的分辨力由于显影过程中的膨胀，限制在2~3μm。，而正性胶的分辨力优于0。5μm。改善负性胶的分辨力的一个方法是采用更薄的胶层厚度。然而，当采用更薄的负性胶，针孔问题又出现了。
商业上用的比较多的二成分负性胶是柯达KTFR，其光刻灵敏度是75～125mJ/cm2，一般来说，负性胶和圆片材料的粘合性很好，很多合成物可轻易获得。负性胶对酸、碱、有机物都有很高的抗蚀能力；而且，同样厚度的负性胶比正性胶有更高的抗蚀能力。
这种化学抗蚀能力能在长时间持续的湿法刻蚀中确保胶特性保持力不变。负性胶比正性胶更容易感光，但表现比较低的对比度。最近，分辨力比较好的负性胶被开发出来，它采用的非膨胀的聚合体[6]。
二甲苯是用来溶解负性胶最多的溶液，尽管多数有机溶液可被采用。
因为负性胶的线宽限制在2~3μm，并且，工业界从有机溶液中转移，倾向采用低毒、水溶液显影剂，正性胶获得流行。然而，负性胶在低成本、高容量芯片生产继续使用，因为它们仅要求少量的感光剂，所以比正性胶便宜。
表1是负性胶与正性胶性能特征比较，该表并不完备，仅作为光刻胶选用时的实际指南。实际选用时考虑的因素还很多，如成本、速度、分辨力等。胶的选用还取决于特定的几何模式（光学接近效应），例如：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。
表2列出在一些光刻策略中应用的正负性胶及它们的光刻灵敏度。对于带电粒子（电子束或离子束光刻）灵敏度以C/cm2单位,对于光子（光或X射线）灵敏度单位以mJ/cm2表示。理想情况下，带电粒子光刻选用胶的灵敏度在10-5~10-7C/cm2，而光子在10~100mJ/cm2以减少曝光时间。
现实生产中，胶的复杂化学性能和简单的图形转换形成了鲜明的对照。在胶中加入添加物如可塑剂，胶的黏附性能就能得到改善，而提高速度，非离子化牺牲技术可进一步改善胶的性能。当湿度很高或基片曾经浸入水中，胶与基片的黏附力会削弱。
基片涂胶前，湿度最好控制在40％，还需要进行退火处理。如果基片材料是硅，在氧化反应后，旋转涂胶前，可通过硅管蒸发改善胶的黏附性能。典型的黏附改善剂为HMDS，烘培二氧化硅表面至250℃，加热30min去掉硅表面硅胶吸收的水分，硅表面与HDMS蒸发剂的氨基反应可很好增强基片与胶的黏附力。
在增强表面黏附力的工艺处理中，溅射是比蒸发清洁处理方法更具吸引力的替代方法。
4 结论
本文对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。
收起
