通过光刻技术制作出的微纳结构需进一步通过刻蚀或者镀膜,才可获得所需的结构或元件。刻蚀技术,是按照掩模图形对衬底表面或表面覆盖薄膜进行选择性腐蚀或剥离的技术,可分为湿法刻蚀和干法刻蚀。湿法刻蚀较普遍、也是成本较低的刻蚀方法,大部份的湿刻蚀液均是各向同性的,换言之,对刻蚀接触点之任何方向腐蚀速度并无明显差异。而干刻蚀采用的气体,或轰击质量颇巨,或化学活性极高,均能达成刻蚀的目的。其较重要的优点是能兼顾边缘侧向侵蚀现象极微与高刻蚀率两种优点。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。光刻主要利用的是光刻胶中光敏分子的单光子吸收效应所诱导的光化学反应。天津光刻实验室

刻胶显影完成后,图形就基本确定,不过还需要使光刻胶的性质更为稳定。硬烘干可以达到这个目的,这一步骤也被称为坚膜。在这过程中,利用高温处理,可以除去光刻胶中剩余的溶剂、增强光刻胶对硅片表面的附着力,同时提高光刻胶在随后刻蚀和离子注入过程中的抗蚀性能力。另外,高温下光刻胶将软化,形成类似玻璃体在高温下的熔融状态。这会使光刻胶表面在表面张力作用下圆滑化,并使光刻胶层中的缺陷减少,这样修正光刻胶图形的边缘轮廓。天津真空镀膜光学系统的优化设计是提升光刻精度的关键。

双面镀膜光刻是针对硅及其它半导体基片发展起来的加工技术。在基片两面制作光刻图样并且实现映射对准曝光,如果图样不是轴向对称的,往往需要事先设计图样成镜像关系的两块掩模板,每块掩模板用于基片一个表面的曝光,加工设备的高精度掩模—基片对准技术是关键。对于玻璃基片,设计对准标记并充分利用其透明属性,可以方便对准操作,提高对准精度。光学玻璃基片,表面光洁度不如晶圆,需要事先经过光学抛光的工艺处理。玻璃基片的透光性是个可利用的属性,物镜可以直接透过基片看到掩模板的对准标记。数字显微镜可以不断变焦观察掩模板和基片的对准情形,不再以关联物镜参照系的数字存储图像为基准,则调焦引起的物镜抖动对于对准精度不再发生作用。这就是玻璃基片的透明属性带来的好处。
光源的选择不但影响光刻胶的曝光效果和稳定性,还直接决定了光刻图形的精度和生产效率。选择合适的光源可以提高光刻图形的分辨率和清晰度,使得在更小的芯片上集成更多的电路成为可能。同时,优化光源的功率和曝光时间可以缩短光刻周期,提高生产效率。然而,光源的选择也需要考虑成本和环境影响。高亮度、高稳定性的光源往往伴随着更高的制造成本和维护成本。因此,在选择光源时,需要在保证图形精度和生产效率的同时,兼顾成本和环境可持续性!光刻工艺中常见的对准技术——场像对准技术。

泛曝光是在不使用掩膜的曝光过程,会对未暴露的光刻胶区域进行曝光,从而可以在后续的显影过程被溶解显影。为了使光刻胶轮廓延伸到衬底,(衬底附近)光刻胶区域也应获得足够的曝光剂量。泛曝光的剂量过大并不会影响后续的工艺过程,因为曝光区域的光刻胶在反转烘烤过程中已经不再感光。因此,我们建议泛曝光的剂量至少是在正胶工艺模式下曝光相同厚度的光刻胶胶膜所需要剂量的两到三倍。特别是在厚胶的情况下(>3um胶厚),在泛曝光时下面这些情况也要考虑同样的事情,这也与后正胶的曝光相关:由于光刻胶在反转烘烤步骤后是不含水分,而DNQ基光刻胶的曝光过程是需要水的,因此在泛曝光前光刻胶也需时间进行再吸水过程。由于泛曝光的曝光剂量较大,曝光过程中氮的释放可能导致气泡或裂纹的形成。莫尔条纹是两条光栅或其他两个物体之间,当它们以一定的角度和频率运动时,会产生干涉条纹图案。MEMS光刻加工
光刻过程中需要严格控制环境尘埃。天津光刻实验室
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。天津光刻实验室