基于掩模板圖形傳遞的光刻工藝可制作宏觀(guān)尺寸的微細(xì)結(jié)構(gòu),受光學(xué)衍射的極限,適用于微米以上尺度的微細(xì)結(jié)構(gòu)制作,部分優(yōu)化的光刻工藝可能具有亞微米的加工能力。例如,接觸式光刻的分辨率可能到達(dá)0.5μm,采用深紫外曝光光源可能實(shí)現(xiàn)0.1μm。但利用這種光刻技術(shù)實(shí)現(xiàn)宏觀(guān)面積的納米/亞微米圖形結(jié)構(gòu)的制作是可欲而不可求的。近年來(lái),國(guó)內(nèi)外比較多學(xué)者相繼提出了超衍射極限光刻技術(shù)、周期減小光刻技術(shù)等,力求通過(guò)曝光光刻技術(shù)實(shí)現(xiàn)大面積的亞微米結(jié)構(gòu)制作,但這類(lèi)新型的光刻技術(shù)尚處于實(shí)驗(yàn)室研究階段。泛曝光在圖形反轉(zhuǎn)膠中的應(yīng)用。廣州硅材料刻蝕

在反轉(zhuǎn)工藝下,通過(guò)適當(dāng)?shù)墓に噮?shù),可以獲得底切的側(cè)壁形態(tài)。這種方法的主要應(yīng)用領(lǐng)域是剝離過(guò)程,在剝離過(guò)程中,底切的形態(tài)可以防止沉積的材料在光刻膠邊緣和側(cè)壁上形成連續(xù)薄膜,有助于獲得干凈的剝離光刻膠結(jié)構(gòu)。在圖像反轉(zhuǎn)烘烤步驟中,光刻膠的熱穩(wěn)定性和化學(xué)穩(wěn)定性可以得到部分改善。因此,光刻膠在后續(xù)的工藝中如濕法、干法蝕刻以及電鍍中都體現(xiàn)出一定的優(yōu)勢(shì)。然而,這些優(yōu)點(diǎn)通常被比較麻煩的圖像反轉(zhuǎn)處理工藝的缺點(diǎn)所掩蓋。如額外增加的處理步驟很難或幾乎不可能獲得垂直的光刻膠側(cè)壁結(jié)構(gòu)。因此,圖形反轉(zhuǎn)膠更多的是被應(yīng)用于光刻膠剝離應(yīng)用中。與正膠相比,圖形反轉(zhuǎn)工藝需要反轉(zhuǎn)烘烤和泛曝光步驟,這兩個(gè)步驟使得曝光的區(qū)域在顯影液中不能溶解,并且使曝光中尚未曝光的區(qū)域能夠被曝光。沒(méi)有這兩個(gè)步驟,圖形反轉(zhuǎn)膠表現(xiàn)為具有與普通正膠相同側(cè)壁的側(cè)壁結(jié)構(gòu),只有在圖形反轉(zhuǎn)工藝下才能獲得底切側(cè)壁結(jié)構(gòu)的光刻膠輪廓形態(tài)。湖南感應(yīng)耦合等離子刻蝕材料刻蝕我國(guó)光學(xué)掩膜版的發(fā)展。

在光刻膠技術(shù)數(shù)據(jù)表中,會(huì)給出一些參考的曝光劑量值,通常,這里所寫(xiě)的值是用單色i-線(xiàn)或者BB-UV曝光。正膠和負(fù)膠的光反應(yīng)通常是一個(gè)單光子過(guò)程與時(shí)間沒(méi)太大關(guān)系。因此,在原則上需要多長(zhǎng)時(shí)間(從脈沖激光的飛秒到接觸光刻的秒到激光干涉光刻的小時(shí))并不重要,作為強(qiáng)度和時(shí)間的產(chǎn)物,作用在在光刻膠上的劑量是光強(qiáng)與曝光時(shí)間的產(chǎn)物。在增加光強(qiáng)和光刻膠厚度較大的時(shí)候,必須考慮曝光過(guò)程中產(chǎn)生的熱量和氣體(如正膠和圖形反轉(zhuǎn)膠中的N2排放)從光刻膠膜中排出時(shí)間因?yàn)闊崃亢蜌怏w會(huì)導(dǎo)致光刻膠膜產(chǎn)生熱和機(jī)械損傷。襯底的反射率對(duì)光刻膠膜實(shí)際吸收的曝光強(qiáng)度有影響,特別是對(duì)于薄的光學(xué)光刻膠膜。玻璃晶圓的短波光強(qiáng)反射約10%,硅晶片反射約30%,金屬薄膜的反射系數(shù)可超過(guò)90%。哪一種曝光劑量是“比較好”也取決于光刻工藝的要求。有時(shí)候稍微欠曝光可以減小這種襯底反射帶來(lái)的負(fù)面影響。在厚膠情況下,足夠的曝光劑量是后續(xù)合理的較短顯影時(shí)間的保障。
濕法刻蝕利用化學(xué)溶液溶解晶圓表面的材料,達(dá)到制作器件和電路的要求。濕法刻蝕化學(xué)反應(yīng)的生成物是氣體、液體或可溶于刻蝕劑的固體。包括三個(gè)基本過(guò)程:刻蝕、沖洗和甩干。濕法蝕刻的微觀(guān)反應(yīng)過(guò)程,首先溶液里的反應(yīng)物利用濃度差通過(guò)擴(kuò)散作用達(dá)到被蝕刻薄膜表面,然后反應(yīng)物與薄膜表面的分子產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng),并產(chǎn)生各種生成物,生成物通過(guò)擴(kuò)散作用到達(dá)溶液中,隨著溶液被排出。濕法蝕刻的影響因素分別為:反應(yīng)溫度,溶液濃度,蝕刻時(shí)間和溶液的攪拌作用。根據(jù)化學(xué)反應(yīng)原理,溫度越高,反應(yīng)物濃度越大,蝕刻速率越快,蝕刻時(shí)間越短,攪拌作用可以加速反應(yīng)物和生成物的質(zhì)量傳輸,相當(dāng)于加快擴(kuò)散速度,增加反應(yīng)速度。濕法蝕刻的影響因素分別為:反應(yīng)溫度,溶液濃度,蝕刻時(shí)間和溶液的攪拌作用。根據(jù)化學(xué)反應(yīng)原理,溫度越高,反應(yīng)物濃度越大,蝕刻速率越快,蝕刻時(shí)間越短,攪拌作用可以加速反應(yīng)物和生成物的質(zhì)量傳輸,相當(dāng)于加快擴(kuò)散速度,增加反應(yīng)速度。光刻機(jī)內(nèi)的微振動(dòng)會(huì)影響后期圖案的質(zhì)量。

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(chēng)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。光刻膠根據(jù)其感光樹(shù)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。廣州硅材料刻蝕
通過(guò)重復(fù)進(jìn)行Si蝕刻、聚合物沉積、底面聚合物去除,可以進(jìn)行縱向的深度蝕刻,側(cè)壁的凹凸因形似扇貝。廣州硅材料刻蝕
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?xún)?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(lèi)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。廣州硅材料刻蝕