（１）光刻胶的技术方向 现阶段光刻胶主要有两个技术方向。
① 从工艺的角度去考虑。普通的光刻胶在成像过程中，由于存在一定的衍射、反射和
散射，降低了光刻胶图形的对比度，从而降低了图形的分辨率。随着曝光加工特征尺寸的缩
小，入射光的反射和散射对提高图形分辨率的影响也越来越大。为了提高曝光系统分辨率的
性能，人们正在研究在曝光光刻胶的表面覆盖抗反射涂层的新型光刻胶技术。该技术的引
入，可明显减小光刻胶表面对入射光的反射和散射，从而改善光刻胶的分辨率性能，但由此
将引起工艺复杂性和光刻成本的增加。
另外，在投影式曝光系统中，光束通常以一定的入射角进入光刻胶体内，胶膜越厚，形
成的光刻胶图形尺寸也越大。为了得到精确的光刻胶图形，希望胶膜越薄越好。为了保证光
刻图形转移无缺 陷，胶 膜 也 应 有 一 定 厚 度，约 为１μｍ。分 辨 率 与 图 形 转 移 之 间 的 矛 盾 性，
使得人们正在研究具有表面成像功能的光刻胶技术，即一种多层光刻胶技术。该技术的下层
是较厚的普通光刻胶，然后再在表面覆盖一层薄的表面感光胶技术。该膜的表面感光层材料
受曝光光束后发生光化学反应，形成一较硬的抗 ＲＩＥ 蚀刻层，然后以其作为掩蔽层，利用
ＲＩＥ 等蚀刻方法对下层的光刻胶进行刻蚀，形成所希望的曝光加工图形。
对于光刻胶成分的选择必须同时考虑两个需求相左的因素：由吸收系数决定的成像层最
大厚度 （单层胶即本身厚度，多层胶即表面成像层厚度）；能够无缺陷地定义加工图形的最
小胶层厚度。两者之间需采用专用系统通过实验进行优化选择。
② 依附于曝光系统而变。伴随着新一代曝光技术 （ＮＧＬ）的研究与发展，为了更好地
满足其所能实现光刻分辨率的同时，光刻胶也相应发展。先进曝光技术对光刻胶的性能要求
也越来越高。
（２）光刻胶技术方向分析 在大规模集成电路的发展过程中，由于ｇ线 （４３６ｎｍ）光致
抗蚀剂 （酚醛树脂重氮萘醌型正胶）也可以应用于ｉ线 （３６５ｎｍ）光刻中，因此由ｇ线光刻
发展为ｉ线光刻比较顺利，而从ｉ线光刻发展为深紫外２４８ｎｍ 激光光刻时，光致抗蚀剂的组
成与光化学成像机理都有了重大变化。２４８ｎｍ 光刻中采用了化学增幅抗蚀剂，作为一种新
型光致抗蚀剂，化学增幅抗蚀剂与原有光致抗蚀剂不同。原有光致抗蚀剂在曝光时吸收一个
光子最多发 生 一 次 交 联 或 分 解 反 应，效 率 较 低；而 化 学 增 幅 抗 蚀 剂 一 般 由 光 敏 产 酸 物
（ＰＡＧ）和酸敏树脂组成，在曝光时光敏产酸物分解出超强酸，从而催化酸敏树脂的分解或
交联。由于催化剂在反应中可以循环使用，因此效率很高。２４８ｎｍ 光刻中的正性化学增幅抗
蚀剂一般采用聚对羟基苯乙烯的衍生物作为酸敏树脂，芳基碘 盐或硫 盐为光敏产酸物。
典型的负性化学增幅抗蚀剂的组成为以聚对羟基苯乙 烯 或 酚 醛 树 脂 为 基 体 树 脂，氨 基 树 脂
（ＨＭＭＭ）为交联 剂，利 用 曝 光 区 发 生 酸 催 化 交 联 反 应 而 产 生 曝 光 区 与 非 曝 光 区 的 溶 解
度差。
由于２４８ｎｍ 光致抗蚀剂 的 主 体 树 脂 中 存 在 苯 环 结 构，它 们 对１９３ｎｍ 波 长 的 光 吸 收 很
强，不透明。因此，在发展１９３ｎｍ 光致抗蚀剂时，树脂的主体必须进行改变。这时必须考
虑到两个问题，一是树脂的抗干法蚀刻性，聚对羟基苯乙烯及酚醛树脂由于含有大量苯环而
具有良好的抗干法蚀刻性，取代它们的树脂也必须具有良好的抗干法蚀刻性；另一个是光敏
９８ 新型电子化学品生产技术与配方
产酸物的效率，由于在２４８ｎｍ 光致抗蚀剂中基体树脂的酚羟基易于与激发态的碘 盐或硫
盐发生光诱导电荷转移，从而提高光敏产酸物的产酸效率，而在１９３ｎｍ 光致抗蚀剂的主
体树脂中将不含苯环结构 。因此，在发展新的１９３ｎｍ 光致抗蚀剂的主体树脂时，也需要发
展新的、具有高光敏性的光敏产酸物。
在国内，虽然１９３ｎｍ 的曝光设备已经成熟，但由于与之相配套的光刻胶技术还不成熟，
达不到２４８ｎｍ 曝光技术的分辨率性能。而在国外，２４８ｎｍ 光刻胶已进入生产实用阶段，其
使用线宽已达０１８～０２５μｍ。１９３ｎｍ 光刻胶成膜树脂的研究已进入实用阶段，主要为脂环
类聚合物。１９３ｎｍ 单层光刻分辨率可达０１５ｍｍ；１９３ｎｍ 光刻采用 ＯＰＣ 技术和多层光刻胶
技术分辨率可达０１ｍｍ。进一步提高分辨率，直至达到硅材料的极限０１μｍ 左右。另一条
路线是采用更短波长的激光如氟１５７ｎｍ 和氩１２６ｎｍ 激光 以及波长仅为２０～５０ｎｍ 的超深紫
外光 （ＥＵＶ）和波长更短的 Ｘ 射线作为曝光光源。根据推算，１５７ｎｍ 和１２６ｎｍ 光刻可以达
到０１１ｍｍ 和００９ｍｍ 的分辨率 （Ｋ 值为０４，ＮＡ 值为０７时）。ＥＵＶ 光刻和 Ｘ 光光刻则
可以达到更高的分辨率。然而，它们存在掩模制造困难，且掩模易被强光损伤等缺陷限制了
它们的工业化生产。而电子束光刻胶极有可能在集成电路线宽降至纳米级时大显身手，目前
国外电子束胶研究水平已达００７ｍｍ，０１ｍｍ 技术已可量产。另外，Ｘ 射线胶和离子束胶
也因其优势可以对微电子光刻技术起到很好的推动作用。
