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(zhǎng)、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。廣東微納加工平臺(tái)

顯影速度：顯影速率主要取決于使用的光刻膠和反轉(zhuǎn)烘烤步驟的時(shí)間和溫度。反轉(zhuǎn)烘烤的溫度越高、時(shí)間越長(zhǎng)，光引發(fā)劑的熱分解率就越高。在常規(guī)顯影液中，顯影速率>1um/min是比較常見的，但并不是每款膠都是這樣的。底切結(jié)構(gòu)的形成：過顯的程度(光刻膠開始顯影到顯影完成的時(shí)間)對(duì)底切結(jié)構(gòu)的形成有明顯的影響。如圖3所示，在充分顯影后，隨著顯影時(shí)間的延長(zhǎng)，底切的程度會(huì)表現(xiàn)更明顯。對(duì)于實(shí)際應(yīng)用中，建議30%的過度顯影是個(gè)比較合適的節(jié)點(diǎn)：在高深寬比的應(yīng)用中，必須注意，過度的底切結(jié)構(gòu)有可能會(huì)導(dǎo)致光刻膠漂膠。足夠的光刻膠厚度：在使用方向性比較好的鍍膜方式中，鍍膜材料的厚度甚至可以大于光刻膠的厚度。因?yàn)?，蒸發(fā)的材料在空隙區(qū)域上緩慢地生長(zhǎng)在一起，從而襯底上生長(zhǎng)的材料形成一個(gè)下面大上面小的梯形截面結(jié)構(gòu)。數(shù)字光刻高精度的微細(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。

在曝光這一步中，將使用特定波長(zhǎng)的光對(duì)覆蓋襯底的光刻膠進(jìn)行選擇性地照射。光刻膠中的感光劑會(huì)發(fā)生光化學(xué)反應(yīng)，從而使正光刻膠被照射區(qū)域（感光區(qū)域）、負(fù)光刻膠未被照射的區(qū)域（非感光區(qū)）化學(xué)成分發(fā)生變化。這些化學(xué)成分發(fā)生變化的區(qū)域，在下一步的能夠溶解于特定的顯影液中。在接受光照后，正性光刻膠中的感光劑DQ會(huì)發(fā)生光化學(xué)反應(yīng)，變?yōu)橐蚁┩?，并進(jìn)一步水解為茚并羧酸，羧酸在堿性溶劑中的溶解度比未感光部分的光刻膠高出約100倍，產(chǎn)生的羧酸同時(shí)還會(huì)促進(jìn)酚醛樹脂的溶解。利用感光與未感光光刻膠對(duì)堿性溶劑的不同溶解度，就可以進(jìn)行掩膜圖形的轉(zhuǎn)移。曝光方法包括：接觸式曝光—掩膜板直接與光刻膠層接觸；接近式曝光—掩膜板與光刻膠層的略微分開，大約為10～50μm；投影式曝光—在掩膜板與光刻膠之間使用透鏡聚集光實(shí)現(xiàn)曝光和步進(jìn)式曝光。

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(huì)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(huì)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。下一代光刻技術(shù)將探索更多光源類型和圖案化方法。

濕法腐蝕是利用腐蝕液和基片之間的化學(xué)反應(yīng)。采用這種方法，雖然各向異性刻蝕并非不可能，但比各向同性刻蝕要困難得多。溶液和材料的組合有很多限制，必須嚴(yán)格控制基板溫度、溶液濃度、添加量等條件。無論條件調(diào)整得多么精細(xì)，濕法蝕刻都難以實(shí)現(xiàn)1μm以下的精細(xì)加工。其原因之一是需要控制側(cè)面蝕刻。側(cè)蝕是一種也稱為底切的現(xiàn)象。即使希望通過濕式蝕刻在垂直方向（深度方向）溶解材料，也不可能完全防止溶液腐蝕側(cè)面，因此材料在平行方向的溶解將不可避免地進(jìn)行。由于這種現(xiàn)象，濕蝕刻隨機(jī)產(chǎn)生比目標(biāo)寬度窄的部分。這樣，在加工需要精密電流控制的產(chǎn)品時(shí)，再現(xiàn)性低，精度不可靠。光刻技術(shù)的發(fā)展需跨領(lǐng)域合作，融合多學(xué)科知識(shí)。半導(dǎo)體光刻技術(shù)

自動(dòng)化光刻設(shè)備大幅提高了生產(chǎn)效率和精度。廣東微納加工平臺(tái)

泛曝光是在不使用掩膜的曝光過程，會(huì)對(duì)未暴露的光刻膠區(qū)域進(jìn)行曝光，從而可以在后續(xù)的顯影過程被溶解顯影。為了使光刻膠輪廓延伸到襯底，(襯底附近)光刻膠區(qū)域也應(yīng)獲得足夠的曝光劑量。泛曝光的劑量過大并不會(huì)影響后續(xù)的工藝過程，因?yàn)槠毓鈪^(qū)域的光刻膠在反轉(zhuǎn)烘烤過程中已經(jīng)不再感光。因此，我們建議泛曝光的劑量至少是在正膠工藝模式下曝光相同厚度的光刻膠膠膜所需要?jiǎng)┝康膬傻饺?。特別是在厚膠的情況下(>3um膠厚)，在泛曝光時(shí)下面這些情況也要考慮同樣的事情，這也與后正膠的曝光相關(guān):由于光刻膠在反轉(zhuǎn)烘烤步驟后是不含水分，而DNQ基光刻膠的曝光過程是需要水的，因此在泛曝光前光刻膠也需時(shí)間進(jìn)行再吸水過程。由于泛曝光的曝光劑量較大，曝光過程中氮的釋放可能導(dǎo)致氣泡或裂紋的形成。廣東微納加工平臺(tái)