光刻機(jī)經(jīng)歷了5代產(chǎn)品發(fā)展,每次改進(jìn)和創(chuàng)新都明顯提升了光刻機(jī)所能實(shí)現(xiàn)的工藝節(jié)點(diǎn)。為接觸式光刻機(jī)。曝光方式為掩模版與半導(dǎo)體基片之間靠控制真空度實(shí)現(xiàn)緊密接觸,使用光源分別為g線和i線。接觸式光刻機(jī)由于掩模與光刻膠直接接觸,所以易受污染,掩模版和基片容易受到損傷,掩模版壽命短。第二代為接近式光刻機(jī)。曝光方式為掩模版與半導(dǎo)體基片之間有微米級(jí)別的間隙,掩模版不容易受到損傷,掩模版壽命長,但掩模版與基片之間的間隙也導(dǎo)致成像質(zhì)量受到影響,分辨率下降。光刻膠根據(jù)其感光樹脂的化學(xué)結(jié)構(gòu)也可以分為光交聯(lián)性、光聚合型、光分解型和化學(xué)放大型。湖北MEMS光刻

高精度的微細(xì)結(jié)構(gòu)可以通過電子束直寫或激光直寫制作,這類光刻技術(shù),像“寫字”一樣,通過控制聚焦電子束(光束)移動(dòng)書寫圖案進(jìn)行曝光,具有比較高的曝光精度,但這兩種方法制作效率極低,尤其在大面積制作方面捉襟見肘,目前直寫光刻技術(shù)適用于小面積的微納結(jié)構(gòu)制作。近年來,三維浮雕微納結(jié)構(gòu)的需求越來越大,如閃耀光柵、菲涅爾透鏡、多臺(tái)階微光學(xué)元件等。據(jù)悉,某公司新上市的手機(jī)產(chǎn)品中人臉識(shí)別模塊就采用了多臺(tái)階微光學(xué)元件,以及當(dāng)下如火如荼的無人駕駛技術(shù)中激光雷達(dá)光學(xué)系統(tǒng)也用到了復(fù)雜的微光學(xué)元件。這類精密的微納結(jié)構(gòu)光學(xué)元件需采用灰度光刻技術(shù)進(jìn)行制作。直寫技術(shù),通過在光束移動(dòng)過程中進(jìn)行相應(yīng)的曝光能量調(diào)節(jié),可以實(shí)現(xiàn)良好的灰度光刻能力。半導(dǎo)體材料刻蝕代工實(shí)時(shí)圖像分析有助于監(jiān)測(cè)光刻過程的質(zhì)量。

光刻(Photolithography)是一種圖形轉(zhuǎn)移的方法,在微納加工當(dāng)中不可或缺的技術(shù)。光刻是一個(gè)比較大的概念,其實(shí)它是有多步工序所組成的。1.清洗:清洗襯底表面的有機(jī)物。2.旋涂:將光刻膠旋涂在襯底表面。3.曝光。將光刻版與襯底對(duì)準(zhǔn),在紫外光下曝光一定的時(shí)間。4.顯影:將曝光后的襯底在顯影液下顯影一定的時(shí)間,受過紫外線曝光的地方會(huì)溶解在顯影液當(dāng)中。5.后烘。將顯影后的襯底放置熱板上后烘,以增強(qiáng)光刻膠與襯底之前的粘附力。
現(xiàn)有光刻主要利用的是光刻膠中光敏分子的單光子吸收效應(yīng)所誘導(dǎo)的光化學(xué)反應(yīng)。光敏分子吸收一個(gè)能量大于其比較低躍遷能級(jí)的光子,從基態(tài)躍遷到激發(fā)態(tài),經(jīng)過電子態(tài)之間的轉(zhuǎn)移生成活性種,誘發(fā)光聚合、光分解等化學(xué)反應(yīng),使光刻膠溶解特性發(fā)生改變。光刻分辨率的物理極限與光源波長和光刻物鏡數(shù)值孔徑呈線性關(guān)系,提高光刻分辨率主要通過縮短光刻光源波長來實(shí)現(xiàn)。盡管使用的光刻光源波長從可見光(G線,436nm)縮短到紫外(Ⅰ線,365nm)、深紫外(KrF,248nm;ArF,193nm)甚至極紫外(EUV,13.5nm)波段,由于光學(xué)衍射極限的限制,其分辨率極限在半個(gè)波長左右。新型光刻材料正在逐步替代傳統(tǒng)光刻膠。

涂膠工序是圖形轉(zhuǎn)換工藝中重要的步驟。涂膠的質(zhì)量直接影響到所加工器件的缺陷密度。為了保證線寬的重復(fù)性和接下去的顯影時(shí)間,同一個(gè)樣品的膠厚均勻性和不同樣品間的膠厚一致性不應(yīng)超過±5nm(對(duì)于1.5um膠厚±0.3%)。光刻膠的目標(biāo)厚度的確定主要考慮膠自身的化學(xué)特性以及所要復(fù)制圖形中線條的及間隙的微細(xì)程度。太厚膠會(huì)導(dǎo)致邊緣覆蓋或連通、小丘或田亙狀膠貌、使成品率下降。在MEMS中、膠厚(烤后)在0.5-2um之間,而對(duì)于特殊微結(jié)構(gòu)制造,膠厚度有時(shí)希望1cm量級(jí)。在后者,旋轉(zhuǎn)涂膠將被鑄膠或等離子體膠聚合等方法取代。常規(guī)光刻膠涂布工序的優(yōu)化需要考慮滴膠速度、滴膠量、轉(zhuǎn)速、環(huán)境溫度和濕度等,這些因素的穩(wěn)定性很重要。根據(jù)性質(zhì)的不一樣,光刻膠可以分為正膠和負(fù)膠。在工藝發(fā)展的早期,負(fù)膠一直在光刻工藝中占主導(dǎo)地位,隨著VLSIIC和2~5微米圖形尺寸的出現(xiàn),負(fù)膠已不能滿足要求。隨后出現(xiàn)了正膠,但正膠的缺點(diǎn)是粘結(jié)能力差。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)。接觸式光刻技術(shù)
濕法刻蝕是集成電路制造工藝采用的技術(shù)之一。湖北MEMS光刻
光刻膠原料是光刻膠產(chǎn)業(yè)的重要環(huán)節(jié),原料的品質(zhì)也決定了光刻膠產(chǎn)品品質(zhì)。光刻膠上游原材料是指光刻膠化學(xué)品一級(jí)原料,可以細(xì)分為感光劑、溶劑、成膜樹脂及添加劑(助劑、單體等)。在典型的光刻膠組分中,一般溶劑含量占到65%-90%,成膜樹脂占5%-25%,感光劑及添加劑占15%以下。我國對(duì)光刻膠及化學(xué)品的研究起步較晚,盡管取得了一定成果,但技術(shù)水平仍與國際水平相差較大,作為原料的主要化學(xué)品仍然需要依賴進(jìn)口。同時(shí)在當(dāng)前市場中,受光刻膠產(chǎn)品特性影響,光刻膠用原材料更偏向于客制化產(chǎn)品,原材料需要滿足特定的分析結(jié)構(gòu)、分子量、純度以及粒徑控制等。湖北MEMS光刻