光刻技術是現代微電子和納米技術的研發中的關鍵一環，而光刻膠，又是光刻技術中的關鍵組成部分。隨著技術的發展，對微小、精密的結構的需求日益增強，光刻膠的需求也水漲船高，在微電子制造和納米技術等高精尖領域占據著至關重要的位置。

光刻膠分類及應用領域

按波長分的光刻膠種類

電子束光刻膠（E-beam Resists）

這種光刻膠對電子束輻射敏感，通常用于高分辨率的微電子器件制造，如微納米加工。

X射線光刻膠（X-ray Resists）

X射線光刻膠對X射線輻射敏感，主要用于制造更小、更密集的器件，如集成電路。

按照對光的響應來分

光刻膠可分為正性光刻膠和負性光刻膠。

正性光刻膠

光刻膠在經過曝光后，正性光刻膠被曝光區域可溶于顯影液，留下的光刻膠薄膜的圖形與掩膜版相同，如圖3所示。

光刻膠曝光之后

正膠通常含有三種主要成分，酚醛樹脂，感光劑和有機溶劑。曝光前的光刻膠基本上不溶于顯影液。在曝光時，正膠因為吸收光能而導致化學結構發生變化（如圖4所示，正膠發生斷鏈），在顯影液中的溶解度比曝光前高出很多。顯影后，感光部分光刻膠被溶解去除。

正膠發生斷鏈

負性光刻膠

負性光刻膠被曝光區域不溶于顯影液，所形成的圖像與掩膜版相反，如圖3所示。

曝光時，感光劑將吸收的光能轉變為化學能而引起鏈反應。聚合物分子間發生交聯（如圖5所示），形成不溶于顯影液的高分子交聯聚合物。顯影后，未感光部分的光刻膠被去除。負性光刻膠的主要缺點為，在顯影步驟中光刻膠會吸收顯影液而膨脹，該膨脹現象會限制負性光刻膠的分辨率。

聚合物分子間發生交聯

酚醛樹脂和重氮萘醌光化學反應示意圖

SU-8和三芳基硫鹽光化學反應示意圖

如下圖所示是對數坐標下對比度曲線的斜率，該曲線有3個區域：非曝光區域，這里所有的光刻膠都基本能夠保留下來；曝光區域，在這里光刻膠都會被顯影液反應剝離掉；在這兩個極端區域的中間區域是所謂的過渡區域。靈敏度曲線越陡，D0與 D100的間距就越小，越有助于得到清晰的圖形輪廓和高的分辨率。一般光刻膠的對比度在 0.9~2.0 之間。對于亞微米圖形，要求對比度大于1。通常正膠的對比度要高于負膠。

對數坐標下對比度曲線的斜率

靈敏度（Sensitivity）

即光刻膠上產生一個良好的圖形所需一定波長光的最小能量值（或最小曝光量），通常指的是它對曝光光源（通常是紫外光）的反應程度，也就是光刻膠發生化學反應的難易程度，其單位是毫焦/平方厘米（mJ/cm2）。

靈敏度太低會影響生產效率，所以通常希望光刻膠有較高的靈敏度。因為高靈敏度的光刻膠在較低的曝光劑量下就能發生足夠的光化學反應，從而在顯影過程中形成所需的圖案。靈敏度反映了光刻膠材料對某種波長的光的反應程度。但是光刻膠的靈敏度太高會影響分辨率。通常負膠的靈敏度高于正膠。

圖9光刻膠發生化學反應的難易程度

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光刻膠的發展趨勢與挑戰

目前全球高端半導體光刻膠市場主要被日本和美國公司壟斷，日企全球市占率約80%，處于絕對領先地位。我國光刻膠行業起步較晚，生產能力主要集中在中低端光刻膠領域。當前，中國光刻膠產品的生產設備和生產技術仍主要依賴進口，尤其是生產半導體光刻膠主要設備和材料主要依賴進口，對外依存度達到90%以上。在“中國制造2025”的背景下，中國本土光刻膠企業正積極對標國外光刻膠技術，同時對新的核心技術有著較大的發展需求，這促使中國本土光刻膠企業研發動力不斷增強。隨著中國光刻膠技術不斷進步和行業下游需求持續增長，未來中國光刻膠將逐步完成國產替代進口，光刻膠的國產化趨勢明顯。