SU-8光刻膠在近紫外光(365nm-400nm)范圍內(nèi)光吸收度很低,且整個(gè)光刻膠層所獲得的曝光量均勻一致,可得到具有垂直側(cè)壁和高深寬比的厚膜圖形;它還具有良好的力學(xué)性能、抗化學(xué)腐蝕性和熱穩(wěn)定性;在受到紫外輻射后發(fā)生交聯(lián),是一種化學(xué)擴(kuò)大負(fù)性膠,可以形成臺(tái)階等結(jié)構(gòu)復(fù)雜的圖形;在電鍍時(shí)可以直接作為絕緣體使用。SU-具有分子量低、溶解度好、透明度高、可形成光滑膜層、玻璃化溫度(Tg)低、粘度可降低、單次旋涂可得超厚膜層(650μm)、涂層厚度均勻、高寬比大(10:1)、耐化學(xué)性優(yōu)異、生物相容性好(微流控芯片)的特點(diǎn)。SU-8光刻膠具有許多優(yōu)異的性能,可以制造數(shù)百Lm甚至1000Lm厚、深寬比可達(dá)50的MEMS微結(jié)構(gòu),在一定程度上代替了LIGA技術(shù),而成本降低,成為近年來(lái)研究的一個(gè)熱點(diǎn)。但眾所周知,SU-8對(duì)工藝參數(shù)的改變非常敏感,且固化厚的光刻膠難以徹底的消除。這些工藝參數(shù)包括襯底類型、基片預(yù)處理、前烘溫度和時(shí)間、曝光時(shí)間、中烘溫度和時(shí)間、顯影方式和時(shí)間等。通過(guò)優(yōu)化刻蝕氣體比例、刻蝕功率等參數(shù),可實(shí)現(xiàn)高垂直度氮化硅刻蝕。中山MEMS光刻

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(guò)±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。廣東光刻加工廠商圖形反轉(zhuǎn)膠的顯影過(guò)程。

基于光刻工藝的微納加工技術(shù)主要包含以下過(guò)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(guò)程是通過(guò)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(guò)顯影過(guò)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(zhǎng),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。濕法刻蝕較普遍、也是成本較低的刻蝕方法,大部份的濕刻蝕液均是各向同性的。

隨著半導(dǎo)體工藝的不斷進(jìn)步,光刻機(jī)的光源類型也在不斷發(fā)展。從傳統(tǒng)的汞燈到現(xiàn)代的激光器、等離子體光源和極紫外光源,每種光源都有其獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)和適用場(chǎng)景。汞燈作為傳統(tǒng)的光刻機(jī)光源,具有成本低、易于獲取和使用等優(yōu)點(diǎn)。然而,其光譜范圍較窄,無(wú)法滿足一些特定的制程要求。相比之下,激光器具有高亮度、可調(diào)諧等特點(diǎn),能夠滿足更高要求的光刻制程。此外,等離子體光源則擁有寬波長(zhǎng)范圍、較高功率等特性,可以提供更大的光刻能量。極紫外光源(EUV)作為新一代光刻技術(shù),具有高分辨率、低能量消耗和低污染等優(yōu)點(diǎn)。然而,EUV光源的制造和維護(hù)成本較高,且對(duì)工藝環(huán)境要求苛刻。因此,在選擇光源類型時(shí),需要根據(jù)具體的工藝需求和成本預(yù)算進(jìn)行權(quán)衡!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。廣東光刻加工廠商
新型光刻技術(shù)正探索使用量子效應(yīng)進(jìn)行圖案化。中山MEMS光刻
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(wú)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(guò)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。中山MEMS光刻