光刻(Photolithography)是一种图形转移的方法,在微纳加工当中不可或缺的技术。光刻是一个比较大的概念,其实它是有多步工序所组成的。1.清洗:清洗衬底表面的有机物。2.旋涂:将光刻胶旋涂在衬底表面。3.曝光。将光刻版与衬底对准,在紫外光下曝光一定的时间。4.显影:将曝光后的衬底在显影液下显影一定的时间,受过紫外线曝光的地方会溶解在显影液当中。5.后烘。将显影后的衬底放置热板上后烘,以增强光刻胶与衬底之前的粘附力。曝光后烘烤是化学放大胶工艺中关键,也是反应机理复杂的一道工序。数字光刻实验室

剥离工艺(lift-off)是指在有光刻胶图形的掩膜上镀膜后,再去除光刻胶获得图案化的金属的工艺。在剥离工艺中,有几种关键因素影响得到的金属形貌。1.光刻胶的厚度。光刻胶厚度需大于金属厚度,一般光刻胶厚度在金属厚度的三倍以上胶面上的金属更易成功剥离。2.光刻胶种类。紫外光刻中,正胶光刻胶一般为“正梯形”,负胶光刻胶侧壁形貌一般为“倒梯性”。“倒梯形”的光刻胶更容易剥离,故在剥离工艺中常使用负胶。3.镀膜工艺。蒸发镀膜相比溅射镀膜在光刻胶侧壁更少镀上金属,因此蒸发镀膜更易剥离。数字光刻实验室干法刻蚀能够满足亚微米/纳米线宽制程技术的要求,且在微纳加工技术中被大量使用。

光刻对准技术是曝光前一个重要步骤作为光刻的三大主要技术之一,一般要求对准精度为细线宽尺寸的1/7---1/10。随着光刻分辨力的提高,对准精度要求也越来越高,例如针对45am线宽尺寸,对准精度要求在5am左右。受光刻分辨力提高的推动,对准技术也经历迅速而多样的发展。从对准原理上及标记结构分类,对准技术从早期的投影光刻中的几何成像对准方式,包括视频图像对准、双目显微镜对准等,一直到后来的波带片对准方式、干涉强度对准、激光外差干涉以及莫尔条纹对准方式。
湿法蚀刻工艺的原理是使用化学溶液将被刻蚀固体材料转化为液体化合物。选择性非常高,是因为所使用的腐蚀液可以非常精确地腐蚀特定薄膜。对于大多数刻蚀方案,选择性大于100:1。湿法腐蚀必须满足以下要求:1.不得腐蚀掩模层;2.选择性必须高;3.蚀刻过程必须能够通过用水稀释来停止;4.反应产物是气态的少;5.整个过程中的蚀刻速率始终保持恒定;6.反应产物一般是可溶,以避免颗粒;7.环境安全和废液易于处置。光刻胶的粘度是一个非常重要的参数,它对指导光刻胶的涂胶至为重要。黏度(viscosity)用于衡量光刻胶液体的可流动性。光刻机被称作“现代光学工业之花”。

在曝光这一步中,将使用特定波长的光对覆盖衬底的光刻胶进行选择性地照射。光刻胶中的感光剂会发生光化学反应,从而使正光刻胶被照射区域(感光区域)、负光刻胶未被照射的区域(非感光区)化学成分发生变化。这些化学成分发生变化的区域,在下一步的能够溶解于特定的显影液中。在接受光照后,正性光刻胶中的感光剂DQ会发生光化学反应,变为乙烯酮,并进一步水解为茚并羧酸,羧酸在碱性溶剂中的溶解度比未感光部分的光刻胶高出约100倍,产生的羧酸同时还会促进酚醛树脂的溶解。利用感光与未感光光刻胶对碱性溶剂的不同溶解度,就可以进行掩膜图形的转移。曝光方法包括:接触式曝光—掩膜板直接与光刻胶层接触;接近式曝光—掩膜板与光刻胶层的略微分开,大约为10~50μm;投影式曝光—在掩膜板与光刻胶之间使用透镜聚集光实现曝光和步进式曝光。每一代光刻机的进步都伴随着挑战与突破。中山数字光刻
光学系统的优化设计是提升光刻精度的关键。数字光刻实验室
光刻机经历了5代产品发展,每次改进和创新都明显提升了光刻机所能实现的工艺节点。为接触式光刻机。曝光方式为掩模版与半导体基片之间靠控制真空度实现紧密接触,使用光源分别为g线和i线。接触式光刻机由于掩模与光刻胶直接接触,所以易受污染,掩模版和基片容易受到损伤,掩模版寿命短。第二代为接近式光刻机。曝光方式为掩模版与半导体基片之间有微米级别的间隙,掩模版不容易受到损伤,掩模版寿命长,但掩模版与基片之间的间隙也导致成像质量受到影响,分辨率下降。数字光刻实验室