基于光刻工艺的微纳加工技术主要包含以下过程:掩模(mask)制备、图形形成及转移(涂胶、曝光、显影)、薄膜沉积、刻蚀、外延生长、氧化和掺杂等。在基片表面涂覆一层某种光敏介质的薄膜(抗蚀胶),曝光系统把掩模板的图形投射在(抗蚀胶)薄膜上,光(光子)的曝光过程是通过光化学作用使抗蚀胶发生光化学作用,形成微细图形的潜像,再通过显影过程使剩余的抗蚀胶层转变成具有微细图形的窗口,后续基于抗蚀胶图案进行镀膜、刻蚀等可进一步制作所需微纳结构或器件。涂胶工序是图形转换工艺中的重要的步骤。激光直写光刻加工

涂胶工序是图形转换工艺中重要的步骤。涂胶的质量直接影响到所加工器件的缺陷密度。为了保证线宽的重复性和接下去的显影时间,同一个样品的胶厚均匀性和不同样品间的胶厚一致性不应超过±5nm(对于1.5um胶厚±0.3%)。光刻胶的目标厚度的确定主要考虑胶自身的化学特性以及所要复制图形中线条的及间隙的微细程度。太厚胶会导致边缘覆盖或连通、小丘或田亘状胶貌、使成品率下降。在MEMS中、胶厚(烤后)在0.5-2um之间,而对于特殊微结构制造,胶厚度有时希望1cm量级。在后者,旋转涂胶将被铸胶或等离子体胶聚合等方法取代。常规光刻胶涂布工序的优化需要考虑滴胶速度、滴胶量、转速、环境温度和湿度等,这些因素的稳定性很重要。根据性质的不一样,光刻胶可以分为正胶和负胶。在工艺发展的早期,负胶一直在光刻工艺中占主导地位,随着VLSIIC和2~5微米图形尺寸的出现,负胶已不能满足要求。随后出现了正胶,但正胶的缺点是粘结能力差。深圳光刻光刻技术的发展依赖于光学、物理和材料科学。

显影速度:显影速率主要取决于使用的光刻胶和反转烘烤步骤的时间和温度。反转烘烤的温度越高、时间越长,光引发剂的热分解率就越高。在常规显影液中,显影速率>1um/min是比较常见的,但并不是每款胶都是这样的。底切结构的形成:过显的程度(光刻胶开始显影到显影完成的时间)对底切结构的形成有明显的影响。如图3所示,在充分显影后,随着显影时间的延长,底切的程度会表现更明显。对于实际应用中,建议30%的过度显影是个比较合适的节点:在高深宽比的应用中,必须注意,过度的底切结构有可能会导致光刻胶漂胶。足够的光刻胶厚度:在使用方向性比较好的镀膜方式中,镀膜材料的厚度甚至可以大于光刻胶的厚度。因为,蒸发的材料在空隙区域上缓慢地生长在一起,从而衬底上生长的材料形成一个下面大上面小的梯形截面结构。
随着光刻对准技术的发展,一开始只是作为评价及测试光栅质量的莫尔条纹技术在光刻对准中的应用也得到了更深层的开发。起初,其只能实现较低精度的人工对准,但随着细光栅衍射理论的发展,利用莫尔条纹相关特性渐渐也可以在诸如纳米压印光刻对准等高精度对准领域得到应用。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。当人眼无法看到实际物体而只能看到干涉花纹时,这种光学现象就是莫尔条纹。L.Rayleigh对这个现象做出了解释,两个重叠的平行光栅会生成一系列与光栅质量有关的低频条纹,他的理论指出当两个周期相等的光栅栅线以一定夹角平行放置时,就会产生莫尔条纹,而周期不相等的两个光栅栅线夹角为零(栅线也保持平行)平行放置时,也会产生相对于光栅周期放大的条纹。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(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。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。激光直写光刻加工
光刻胶的粘度决定了光刻胶的厚度范围。激光直写光刻加工
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。激光直写光刻加工