微纳光刻

关键词: 微纳光刻 光刻

2026.03.02

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掩膜对准光刻及步进投影式光刻机中常用汞灯作为曝光光源,其发射光谱包括g-(波长435nm)、h-(波长405nm)和i-线(波长365nm)。一个配有350wHg灯的6英寸掩模对准器通常能获得大约光输出。15–30mw/cm2,i-线强度通常大约占全部三条线总光强的40%。LED作为近年来比较常见的UV光源在掩膜对准式光刻系统中比较常见,其相比于汞灯光源其优点是冷光源,不会对光刻胶产生辐照加热,避免光刻胶受热变形。除了Hg灯,具有合适波长的激光器也是光刻胶曝光的合适光源。由于光引发剂的光谱吸收带不会在某一特定波长突然终止,相应的适应剂量也会暴露在比数据表中所示范围高约10nm的波长处,但这延长了需要直写的时间。另外,在干涉光刻中也常常用的例如He-Cd(328nm)作为光源,其同样能对大部分i-线胶进行曝光。随着制程节点的缩小,光刻难度呈指数级增长。微纳光刻

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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。安徽氧化硅材料刻蚀高精度的微细结构可以通过电子束直写或激光直写制作,这类光刻技术,像“写字”一样。

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厚胶光学光刻具有工艺相对简单、与现有IC工艺流程兼容性好、制作成本低等优点,是用来制作大深度微光学、微机械、微流道结构元件的一种很重要的方法和手段,具有广阔的应用前景,因而是微纳加工技术研究中十分活跃的领域。厚胶光刻是一个多参量的动态变化过程,多种非线性畸变因素的存在,使得对其理论和实验的研究,与薄胶相比要复杂得多。厚层光刻胶显影后抗蚀剂浮雕轮廓不仅可以传递图形,而且可以直接作为工作部件、微机械器件封装材料等。例如SU—8光刻胶具有良好的力学特性,可直接作为微齿轮、微活塞等部件的工作材料。随着厚胶光学光刻技术的成熟和完善,该技术不仅可以制作大深度、大深宽比台阶型微结构元件,而且可以制作大深度连续面形微结构元件。

从对准信号上分,主要包括标记的显微图像对准、基于光强信息的对准和基于相位信息对准。对准法则是光刻只是把掩膜版上的Y轴与晶园上的平边成90º,如图所示。接下来的掩膜版都用对准标记与上一层带有图形的掩膜对准。对准标记是一个特殊的图形,分布在每个芯片图形的边缘。经过光刻工艺对准标记就永远留在芯片表面,同时作为下一次对准使用。对准方法包括:a、预对准,通过硅片上的notch或者flat进行激光自动对准b、通过对准标志,位于切割槽上。另外层间对准,即套刻精度,保证图形与硅片上已经存在的图形之间的对准。通过重复进行Si蚀刻、聚合物沉积、底面聚合物去除,可以进行纵向的深度蚀刻,侧壁的凹凸因形似扇贝。

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在光刻胶技术数据表中,会给出一些参考的曝光剂量值,通常,这里所写的值是用单色i-线或者BB-UV曝光。正胶和负胶的光反应通常是一个单光子过程与时间没太大关系。因此,在原则上需要多长时间(从脉冲激光的飞秒到接触光刻的秒到激光干涉光刻的小时)并不重要,作为强度和时间的产物,作用在在光刻胶上的剂量是光强与曝光时间的产物。在增加光强和光刻胶厚度较大的时候,必须考虑曝光过程中产生的热量和气体(如正胶和图形反转胶中的N2排放)从光刻胶膜中排出时间因为热量和气体会导致光刻胶膜产生热和机械损伤。衬底的反射率对光刻胶膜实际吸收的曝光强度有影响,特别是对于薄的光学光刻胶膜。玻璃晶圆的短波光强反射约10%,硅晶片反射约30%,金属薄膜的反射系数可超过90%。哪一种曝光剂量是“比较好”也取决于光刻工艺的要求。有时候稍微欠曝光可以减小这种衬底反射带来的负面影响。在厚胶情况下,足够的曝光剂量是后续合理的较短显影时间的保障。光刻机常用光源介绍。河北光刻

光刻胶用原材料更偏向于客制化产品。微纳光刻

基于掩模板图形传递的光刻工艺可制作宏观尺寸的微细结构,受光学衍射的极限,适用于微米以上尺度的微细结构制作,部分优化的光刻工艺可能具有亚微米的加工能力。例如,接触式光刻的分辨率可能到达0.5μm,采用深紫外曝光光源可能实现0.1μm。但利用这种光刻技术实现宏观面积的纳米/亚微米图形结构的制作是可欲而不可求的。近年来,国内外比较多学者相继提出了超衍射极限光刻技术、周期减小光刻技术等,力求通过曝光光刻技术实现大面积的亚微米结构制作,但这类新型的光刻技术尚处于实验室研究阶段。微纳光刻

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