濕法蝕刻工藝的原理是使用化學(xué)溶液將被刻蝕固體材料轉(zhuǎn)化為液體化合物。選擇性非常高,是因?yàn)樗褂玫母g液可以非常精確地腐蝕特定薄膜。對于大多數(shù)刻蝕方案,選擇性大于100:1。濕法腐蝕必須滿足以下要求:1.不得腐蝕掩模層;2.選擇性必須高;3.蝕刻過程必須能夠通過用水稀釋來停止;4.反應(yīng)產(chǎn)物是氣態(tài)的少;5.整個(gè)過程中的蝕刻速率始終保持恒定;6.反應(yīng)產(chǎn)物一般是可溶,以避免顆粒;7.環(huán)境安全和廢液易于處置。光刻膠的粘度是一個(gè)非常重要的參數(shù),它對指導(dǎo)光刻膠的涂膠至為重要。黏度(viscosity)用于衡量光刻膠液體的可流動(dòng)性。通過重復(fù)進(jìn)行Si蝕刻、聚合物沉積、底面聚合物去除,可以進(jìn)行縱向的深度蝕刻,側(cè)壁的凹凸因形似扇貝。湖北材料刻蝕加工

曝光顯影后存留在光刻膠上的圖形(被稱為當(dāng)前層(currentlayer)必須與晶圓襯底上已有的圖形(被稱為參考層(referencelayer))對準(zhǔn)。這樣才能保證器件各部分之間連接正確。對準(zhǔn)誤差太大是導(dǎo)致器件短路和斷路的主要原因之一,它極大地影響器件的良率。在集成電路制造的流程中,有專門的設(shè)備通過測量晶圓上當(dāng)前圖形(光刻膠圖形)與參考圖形(襯底內(nèi)圖形)之間的相對位置來確定套刻的誤差(overlay)。套刻誤差定量地描述了當(dāng)前的圖形相對于參考圖形沿X和Y方向的偏差,以及這種偏差在晶圓表面的分布。與圖形線寬(CD)一樣,套刻誤差也是監(jiān)測光刻工藝好壞的一個(gè)關(guān)鍵指標(biāo)。理想的情況是當(dāng)前層與參考層的圖形正對準(zhǔn),即套刻誤差是零。為了保證設(shè)計(jì)在上下兩層的電路能可靠連接,當(dāng)前層中的某一點(diǎn)與參考層中的對應(yīng)點(diǎn)之間的對準(zhǔn)偏差必須小于圖形間距的1/3。湖北材料刻蝕加工實(shí)時(shí)圖像分析有助于監(jiān)測光刻過程的質(zhì)量。

曝光后烘烤是化學(xué)放大膠工藝中很關(guān)鍵,也是反應(yīng)機(jī)理很復(fù)雜的一道工序。后烘過程中,化學(xué)放大膠內(nèi)存在多種反應(yīng)機(jī)制,情況復(fù)雜并相互影響。例如各反應(yīng)基團(tuán)的擴(kuò)散,蒸發(fā)將導(dǎo)致抗蝕刑的組成分布梯度變化:基質(zhì)樹脂中的去保護(hù)基團(tuán)會引起膠膜體積增加但當(dāng)烘烤溫度達(dá)到光刻膠的玻璃化溫度時(shí)基質(zhì)樹脂又并始變得稠密兩者同時(shí)又都會影響膠膜中酸的擴(kuò)散,且影響作用相反。這眾多的反應(yīng)機(jī)制都將影響到曝光圖形,因此烘烤的溫度、時(shí)間和曝光與烘烤之間停留的時(shí)間間隔都是影響曝光圖形線寬的重要因素。
基于光刻工藝的微納加工技術(shù)主要包含以下過程:掩模(mask)制備、圖形形成及轉(zhuǎn)移(涂膠、曝光、顯影)、薄膜沉積、刻蝕、外延生長、氧化和摻雜等。在基片表面涂覆一層某種光敏介質(zhì)的薄膜(抗蝕膠),曝光系統(tǒng)把掩模板的圖形投射在(抗蝕膠)薄膜上,光(光子)的曝光過程是通過光化學(xué)作用使抗蝕膠發(fā)生光化學(xué)作用,形成微細(xì)圖形的潛像,再通過顯影過程使剩余的抗蝕膠層轉(zhuǎn)變成具有微細(xì)圖形的窗口,后續(xù)基于抗蝕膠圖案進(jìn)行鍍膜、刻蝕等可進(jìn)一步制作所需微納結(jié)構(gòu)或器件。光刻機(jī)經(jīng)歷了5代產(chǎn)品發(fā)展,每次改進(jìn)和創(chuàng)新都提升了光刻機(jī)所能實(shí)現(xiàn)的工藝節(jié)點(diǎn)。

厚膠光學(xué)光刻具有工藝相對簡單、與現(xiàn)有IC工藝流程兼容性好、制作成本低等優(yōu)點(diǎn),是用來制作大深度微光學(xué)、微機(jī)械、微流道結(jié)構(gòu)元件的一種很重要的方法和手段,具有廣闊的應(yīng)用前景,因而是微納加工技術(shù)研究中十分活躍的領(lǐng)域。厚膠光刻是一個(gè)多參量的動(dòng)態(tài)變化過程,多種非線性畸變因素的存在,使得對其理論和實(shí)驗(yàn)的研究,與薄膠相比要復(fù)雜得多。厚層光刻膠顯影后抗蝕劑浮雕輪廓不僅可以傳遞圖形,而且可以直接作為工作部件、微機(jī)械器件封裝材料等。例如SU—8光刻膠具有良好的力學(xué)特性,可直接作為微齒輪、微活塞等部件的工作材料。隨著厚膠光學(xué)光刻技術(shù)的成熟和完善,該技術(shù)不僅可以制作大深度、大深寬比臺階型微結(jié)構(gòu)元件,而且可以制作大深度連續(xù)面形微結(jié)構(gòu)元件。莫爾條紋是兩條光柵或其他兩個(gè)物體之間,當(dāng)它們以一定的角度和頻率運(yùn)動(dòng)時(shí),會產(chǎn)生干涉條紋圖案。湖北材料刻蝕加工
EUV光刻解決了更小特征尺寸的需求。湖北材料刻蝕加工
基于掩模板圖形傳遞的光刻工藝可制作宏觀尺寸的微細(xì)結(jié)構(gòu),受光學(xué)衍射的極限,適用于微米以上尺度的微細(xì)結(jié)構(gòu)制作,部分優(yōu)化的光刻工藝可能具有亞微米的加工能力。例如,接觸式光刻的分辨率可能到達(dá)0.5μm,采用深紫外曝光光源可能實(shí)現(xiàn)0.1μm。但利用這種光刻技術(shù)實(shí)現(xiàn)宏觀面積的納米/亞微米圖形結(jié)構(gòu)的制作是可欲而不可求的。近年來,國內(nèi)外比較多學(xué)者相繼提出了超衍射極限光刻技術(shù)、周期減小光刻技術(shù)等,力求通過曝光光刻技術(shù)實(shí)現(xiàn)大面積的亞微米結(jié)構(gòu)制作,但這類新型的光刻技術(shù)尚處于實(shí)驗(yàn)室研究階段。湖北材料刻蝕加工