介绍正/负光刻胶的显影机理及区别

将光刻胶分为两类，一类是负性光刻胶，一类是正性光刻胶。在显影后，正性光刻胶未曝光的部分将被保留下来，而负性光刻胶则在显影后保留下来。也就是说，在曝光结束后，用显影液显影的是正性光刻胶的感光区、负性光刻胶的非感光区，将溶解在显影液中，此步骤完成后，光刻胶涂层上的图象便可显示出来。为提高分辨率，几乎每种光刻胶都配备了专用显影液，以保证显影效果。

1 负性光刻胶显影机理

负性光刻胶一般采用负性显影液显影，负性显影液一般为KOH，个别工厂也有使用Na2CO3，但无论哪种成份的碱液，都会含有表面活性剂(surfactant)。弱酸性(H+)区域的光刻胶不曝光区，仅从化学反应层来看，就是未曝光区域光刻胶(H+)与碱性显影液发生酸碱度(H+)的关系。那么为什么负性显影液中一定要含有表面活性剂呢，原来是由于负性光刻胶分子量大且具有疏水性，所以需要通过显影液中的界面活性剂(surfactant)来提高显影液的亲水性，从而使其溶解。

2 正性光刻胶的显影机理

在无界面活性剂的情况下，正性光刻胶采用正性显影液显影，常用的显影液为KOHwithbuffffer、TMAH、NaOH等。

正性光刻胶经曝光制程感光处理后，PAC反应呈酸性(H+)，并在显影液中和显影液(OH-)上进行酸碱中和反应，如图2所示。当正性显影液中加入适当的缓冲液，可起到辅助PH平衡的作用，使显影液浓度变化不太快，从而保证显影质量。

正负两种显影液的主要差异

正性和负性显影液都是碱性溶剂，其主要区别是负性显影液中含有表面活性剂(surfactant)，而正性显影液中没有这种成分。下面就简单介绍一下表面活性剂的作用。

任何能溶解于水的物质，其表面能显著降低其表面能量的物质称为表面活性剂，亦称表面活性物质。表面活性剂是一种即使在很低浓度下也能显著降低界面张力的物质。通过对表面活性剂的深入研究，我们认为，只要表面活性剂浓度较低，就能明显改变表面性质或改变与其相关及衍生性质的物质，一般可归类为表面活性剂。

这些表面活性剂是天然的，但大多是人工合成的。在溶液表面有固定的亲水亲油基团，可以定向排列。其分子结构有两个端点：一端是亲水基团，另一端是疏水基团。亲水基团一般为羧酸、硫酸、磺酸、氨基及它们的盐、羟基、酰胺基、醚键等极性亲水基团等极性基团，而疏水基团通常是非极性烃链，如八个碳原子以上的烃链等。将表面活性剂分为离子型表面活性剂、阳离子表面活性剂和阴离子表面活性剂两大类，还有非离子型表面活性剂、两性表面活性剂、复合表面活性剂、其它表面活性剂等。