在光學(xué)光刻中,光致抗蝕劑通過光掩模用紫外光曝光。紫外接觸式曝光機(jī)使用了較短波長的光(G線435nm,H線405nm,I線365nm)。接觸光刻機(jī)屬于這種光學(xué)光刻。掩膜版的制作則是通過無掩膜光刻技術(shù)得到。設(shè)計(jì)圖案由于基本只用一次,一般使用激光直寫技術(shù)或者電子束制作掩膜版,通過激光束在光刻膠上直接掃描曝光出需要的圖形,在經(jīng)過后續(xù)工藝,得到需要的掩膜版。激光直寫系統(tǒng)包括光源,激光調(diào)制系統(tǒng),變焦透鏡,工件臺控制系統(tǒng),計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)等。半導(dǎo)體中常見的濕法腐蝕主要可分為化學(xué)腐蝕與電化學(xué)腐蝕。湖南材料刻蝕加工

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。安徽微納光刻光刻技術(shù)不斷進(jìn)化,向著更高集成度和更低功耗邁進(jìn)。

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,而對于特殊微結(jié)構(gòu)制造,膠厚度有時(shí)希望1cm量級。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。
雙面對準(zhǔn)光刻機(jī)采用底部對準(zhǔn)(BSA)技術(shù),能實(shí)現(xiàn)“雙面對準(zhǔn),單面曝光”。該設(shè)備對準(zhǔn)精度高,適用于大直徑基片。在對準(zhǔn)過程中,圖形處理技術(shù)起到了至關(guān)重要的作用。其基本工作原理是將CCD攝像頭采集得到的連續(xù)模擬圖像信號經(jīng)圖像采集卡模塊的D/A轉(zhuǎn)換,變?yōu)閿?shù)字圖像信號,然后再由圖像處理模塊完成對數(shù)字圖像信號的運(yùn)算處理,這主要包括圖像預(yù)處理、圖像的分割、匹配等算法的實(shí)現(xiàn)。為有效提取對準(zhǔn)標(biāo)記的邊緣,對獲取的標(biāo)記圖像通常要進(jìn)行預(yù)處理以便提取出圖像中標(biāo)記的邊緣,這包括:減小和濾除圖像中的噪聲,增強(qiáng)圖像的邊緣等。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。光刻機(jī)曝光時(shí)的曝光劑量的確定。

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。光刻技術(shù)的發(fā)展需跨領(lǐng)域合作,融合多學(xué)科知識。東莞微納光刻
濕法刻蝕包括三個(gè)基本過程:刻蝕、沖洗和甩干。湖南材料刻蝕加工
在曝光這一步中,將使用特定波長的光對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。湖南材料刻蝕加工