微加工-光刻技术
光刻的基本流程
光刻的基本流程光刻技术是微电子工艺中的一项重要技术，它在集成电路制造、光学元件制造、微纳米加工等领域都有着广泛的应用。
光刻技术的基本流程包括准备工作、感光胶涂覆、曝光、显影、清洗等步骤。
首先，准备工作是光刻技术中非常重要的一步。
在进行光刻之前，需要对光刻设备进行检查和维护，确保设备的正常运转。
同时，还需要准备好感光胶、掩模板、曝光机、显影液、清洗溶剂等材料和设备。
接下来是感光胶涂覆的步骤。
感光胶是光刻技术中的关键材料，它的质量直接影响到光刻的效果。
在涂覆感光胶时，需要控制涂覆厚度和均匀性，确保感光胶能够均匀地覆盖在基片表面。
然后是曝光步骤。
曝光是将掩模板上的图形投射到感光胶上的过程，通过曝光机将紫外光线照射到感光胶上，使感光胶发生化学反应。
在曝光过程中，需要控制曝光时间和曝光能量，确保感光胶的曝光效果符合要求。
接着是显影步骤。
显影是将曝光后的感光胶进行去除的过程，通过显影液将未曝光部分的感光胶去除，留下曝光部分形成的图形。
在显影过程中，需要控制显影时间和显影温度，确保显影效果符合要求。
最后是清洗步骤。
清洗是将显影后的感光胶残留物进行清除的过程，通过清洗溶剂将感光胶残留物去除，留下清洁的基片表面。
在清洗过程中，需要控制清洗时间和清洗温度，确保清洗效果符合要求。
通过以上几个步骤，光刻技术可以实现对基片表面的精细加工，形成所需的图形和结构。
光刻技术的基本流程虽然看似简单，但其中涉及到许多工艺参数和操作技巧，需要操作人员具备丰富的经验和严谨的工作态度。
总的来说，光刻技术的基本流程包括准备工作、感光胶涂覆、曝光、显影、清洗等步骤，每个步骤都需要严格控制工艺参数，确保光刻的效果符合要求。
光刻技术在微电子工艺中有着重要的应用，它的发展将进一步推动微纳米加工技术的发展，为微纳米器件的制造提供有力支持。
简述光刻技术
简述光刻技术光刻技术是一种半导体加工技术，它被广泛应用于集成电路制造、平板显示器制造、MEMS（微机电系统）制造以及其他微纳米器件的制造中。
通过光刻技术，可以将图案投影到半导体材料表面上，然后使用化学刻蚀等工艺将图案转移到半导体材料上，从而制作出微小而精密的结构。
光刻技术的发展对现代电子工业的发展起到了关键作用，其不断提升的分辨率和精度，为微电子领域的发展提供了强大的支持。
光刻技术的基本原理是利用光学投影系统将图案投射到半导体材料的表面上。
该图案通常由一个硅片上的光刻透镜形成，这个硅片被称为掩膜，通过掩膜和投影光源的组合来形成所需的图案。
投影光源照射到掩模上的图案，然后通过光学投影系统将图案投影到待加工的半导体材料表面上，形成微小的结构。
在现代的光刻技术中，使用的光源通常是紫外线光源，其波长为193nm或者更短的EUV（极紫外光）光源。
这样的光源具有较短的波长，可以实现更高的分辨率，从而可以制作出更小尺寸的微结构。
光刻机的光学镜头和控制系统也在不断地提升，以满足对分辨率和精度的需求。
光刻技术在半导体制造中的应用主要包括两个方面，一是用于制作集成电路中的各种微小结构，例如晶体管的栅极、金属线路、电容等；二是用于制作各种传感器、MEMS等微纳米器件。
在集成电路制造中，光刻技术通常是在硅片上进行的，硅片经过多道工艺，将图案逐渐转移到硅片上，并最终形成完整的芯片。
在平板显示器制造中，光刻技术则是用于制作液晶显示器的像素结构；而在MEMS器件的制造中，光刻技术则是用于制作微机械结构和微流体结构。
光刻技术的发展受到了许多因素的影响，包括光学技术、光源技术、掩膜制备技术、光刻胶技术等。
在光学技术方面，光学投影系统的分辨率和变像畸变都会直接影响到光刻的精度；在光源技术方面，光刻机所使用的光源的波长和功率都会对分辨率和加工速度有直接影响；掩膜制备技术则影响到了掩模的制备精度和稳定性；光刻胶技术则直接影响到了图案的传输和转移过程。
基于光刻技术的微纳加工技术研究
基于光刻技术的微纳加工技术研究一、前言在现代的微纳加工技术领域，光刻技术一直是极为重要的一环。
利用光刻技术可以实现微米级的精度，从而制造出各种微小的器件和微型系统。
本文将围绕着基于光刻技术的微纳加工技术展开讨论。
二、光刻技术的原理光刻技术是基于光学原理的一种微纳加工技术。
其基本原理是通过光刻胶将光模板上的图案转移到加工物表面，通过光刻胶的特性，结合光刻胶和曝光光源的参数控制，实现微米级的精度控制。
三、光刻技术的步骤光刻技术一般包括三个主要步骤：光刻胶涂覆、曝光显影和后处理。
1、光刻胶涂覆：将光刻胶均匀涂覆在加工物表面上，然后放置在高温环境中，让光刻胶变得更加流动，保证其均匀性和粘附性。
2、曝光显影：将经过预处理的光刻模板与加工物放置在特定的曝光机中，经过紫外线等曝光光源照射，使得光刻胶发生化学反应，形成模板上的图案。
然后将加工物放置在显影液中，使得未被曝光发生反应的光刻胶溶解掉，暴露出加工物表面的原料。
这个过程就是显影。
最后，对加工物进行后处理，包括清洗、切割、抛光等步骤。
光刻技术的最大优点是可以制造出无数微小图案，可以制造出无数器件。
其准确性和重复性很高，但是制造难度相对较高，成本也较高。
四、光刻技术在微纳加工中的应用光刻技术在微纳加工中有着非常广泛的应用。
其主要应用在以下几个方面。
1、微电子器件：如常见的芯片电路板、晶体管等元器件，这些器件都需要精度高，同时需要通过光学方式在加工物表面上制定特定图案。
2、微流控器件：如微型反应器、微通道、微喷雾器、微流调节器等，这些微流控器件需要精度高且需要精确控制微通道，通过光刻技术可以实现微米级的精度控制。
3、生物医学器械：如微流体分析的芯片、DNA芯片等，这些器械需要微观结构和合适的生物材料，通过光刻技术制造可以获得良好的生物兼容性，并可以精确地控制阵列结构和微结构。
五、光刻技术的发展趋势随着微纳加工技术的发展，光刻技术也在不断涌现新的变革和创新。
1、Nanoimprint光刻技术：是21世纪以来最为快速发展的光刻技术之一。
光刻加工的原理
光刻加工的原理光刻加工是一种常见的半导体制造工艺，用于制作微电子器件的图案。
它的原理是利用光敏材料对光的敏感性，通过光照、显影等步骤将期望的图案转移到硅片表面，进而形成电路结构。
光刻加工的步骤分为曝光、显影和清洗三个阶段。
首先，光刻胶涂覆在硅片表面，形成一层均匀的薄膜。
然后，将硅片放在光刻机中，使用曝光光源照射光刻胶。
光源经过掩膜上的图案透过透镜聚焦到光刻胶表面，使得胶层在曝光区域发生化学反应。
曝光后，光刻胶的化学性质发生变化，使得曝光区域的光刻胶能被显影液溶解，而未经曝光区域的光刻胶保持不变。
接下来是显影步骤。
将硅片浸入显影液中，显影液溶解未曝光区域的光刻胶，使得未曝光区域的光刻胶被去除，而曝光区域的光刻胶保留下来。
通过显影，光刻胶上的图案被转移到硅片表面。
最后是清洗步骤。
在显影后，需要对硅片进行清洗，去除残留的光刻胶和显影液。
清洗的目的是确保在后续工艺步骤中，硅片表面的图案能够得到保护和保持。
光刻加工的原理与光敏材料的特性密切相关。
光刻胶是光刻加工中重要的材料，它具有光敏性，即在光照下会发生化学或物理变化。
常用的光刻胶有正胶和负胶两种。
正胶在曝光后，被光照的区域会发生化学反应，变得更容易溶解。
而负胶则是在曝光后，被光照的区域发生化学反应，变得更难溶解。
通过选择合适的光刻胶，可以实现不同的图案转移效果。
光刻加工的原理还涉及到光源的选择和曝光机的控制。
光源的选择要考虑光的波长、功率等参数，以及光刻胶的特性，以获得理想的曝光效果。
曝光机的控制也十分重要，它需要精确控制曝光的时间和强度，以确保图案的精细度和一致性。
总结一下，光刻加工是一种利用光敏材料对光的敏感性，通过光照、显影等步骤将期望的图案转移到硅片表面的制造工艺。
它的原理涉及到光刻胶的光敏性质，光源的选择和曝光机的控制。
光刻加工在微电子器件制造中起到重要的作用，为我们日常使用的各种电子产品提供了可靠的基础。
光刻技术的发展进程
光刻技术的发展进程1.引言1.1 概述随着科技的飞速发展，光刻技术作为一种重要的微纳制造技术，正在广泛应用于半导体、光电子等领域。
光刻技术通过利用光的干涉、衍射和折射等现象，对光敏材料进行曝光，从而实现微米级甚至纳米级的精确图形转移。
其高解析度、高精度、高可重复性等特点使之成为当今先进制造领域的核心技术之一。
光刻技术的发展得益于半导体工艺的不断进步。
20世纪50年代初，随着集成电路的兴起，光刻技术开始被广泛应用于半导体芯片制造中。
其后，随着半导体工艺的不断演进，光刻技术的发展也日益迅猛。
从最早的传统光刻技术，逐渐发展到投影光刻技术、近场光刻技术等。
这些新技术的出现，使得光刻技术更加精确、高效，并且可应用于更小尺寸的器件制造。
光刻技术的进步对于微电子产业的发展具有重要意义。
现代电子产品对于器件尺寸的要求越来越苛刻，如目前的芯片工艺已经逐渐接近纳米级，而光刻技术则成为了实现这一要求的重要手段。
通过光刻技术，可以在半导体材料表面上精确制造出微小的电路图案，从而实现集成电路中的互连和功能器件的制造。
光刻技术的应用前景广阔。
随着人工智能、物联网、5G通信等技术的快速发展，对于更高性能、更小尺寸、更低功耗的集成电路需求也越来越大。
而光刻技术作为微纳制造的重要工艺之一，将继续发挥其巨大的作用。
预计未来，光刻技术将不断推动半导体工艺的发展，实现器件制造的更高精度和更小尺寸，满足不断升级换代的电子产品需求。
总而言之，光刻技术的发展进程与半导体工艺的演进紧密相连。
其作为一种核心的微纳制造技术，对于现代高性能集成电路和光电子器件的制造起着至关重要的作用。
未来，光刻技术将继续发展，并且在新兴领域的应用中发挥着越来越重要的作用。
1.2 文章结构文章结构:本文将按照以下结构来介绍光刻技术的发展进程。
首先，在引言部分，我们将概述本文的主要内容，介绍文章的结构和目的。
接下来，在正文部分，我们将先给出光刻技术的定义和背景，为读者提供一个整体的认识。
光刻机在微细加工中的高精度控制技术
光刻机在微细加工中的高精度控制技术随着现代科技的飞速发展，微细加工技术在各个领域中扮演着重要的角色。
而光刻机作为微细加工过程中的关键设备之一，其高精度控制技术的应用和发展对于微细加工的质量和效率至关重要。
光刻机是一种利用光线通过掩模图案传输到光敏材料上的装置，将图案投射在待加工工件表面上的过程。
在微细加工中，光刻技术被广泛应用于半导体制造、光纤通信、MEMS（微机电系统）等领域。
而其中的高精度控制技术是实现微细加工精确度的关键。
首先，光刻机的高精度控制技术要求在光源系统和投影系统中实现高精度光线的控制。
光源系统的稳定性和光线的聚焦控制直接影响到微细加工的精度。
采用高稳定性的光源和高精度的光学元件，如透镜和反射镜，可以有效地提高光刻机的精确控制能力。
投影系统则负责将光源系统中的光线投射到待加工工件的表面上。
通过控制投影系统中的光学元件的位置和角度，可以实现对光线的精确控制。
其次，光刻机的高精度控制技术要求在掩模与待加工工件之间的对准过程中实现微米级的精度。
在光刻过程中，掩模上的图案需要被准确地投影到待加工工件的表面上。
由于微细加工对于图案的精度要求较高，所以掩模与待加工工件之间的对准过程显得尤为关键。
通过采用高精度的对准仪器和自动化对准算法，可以实现掩模与待加工工件的高精度对准。
此外，还可以通过反馈控制系统监控对准过程中的误差，并实时调整位置和角度，从而提高对准的精度。
最后，光刻机的高精度控制技术要求在曝光过程中实现光强度的均匀分布和稳定性控制。
在光刻过程中，曝光是实现图案传输的关键步骤。
光刻机需要确保光源的光强度在整个曝光区域内分布均匀，并且能够稳定地保持光强度的一致性。
通过优化光学系统的设计和控制曝光过程中的参数，比如光源的位置和功率，可以有效地实现光强度的均匀分布和稳定性控制。
总结而言，光刻机在微细加工中的高精度控制技术是实现微细加工精确度的关键。
通过在光源系统和投影系统中实现高精度光线的控制，采用高精度的对准仪器和自动化对准算法实现微米级的对准精度，以及确保光强度的均匀分布和稳定性控制，可以有效地提高光刻机的精确控制能力，进而推动微细加工技术的发展。
微纳制造导论-光刻技术
二、光刻工艺介绍
2.1、负性光刻胶 负性光刻胶的基本特征是曝光后，光刻胶会因为交联而
变得不可溶解，并会硬化。使得光刻胶上的图形与投影掩膜 版上的图形相反。例如一种I线负性光刻胶的感光剂是一种经 过合适波长的紫外光曝光后释放出氮气的光敏剂。氮气产生 的自由基在该负胶的橡胶分子间产生交联，使得显影液无法 将其溶解，而未曝光的光刻胶却可以被冲洗干净。
16
二、光刻工艺介绍
正性光刻胶原理示意图
17
二、光刻工艺介绍
一般来说，正性光刻比负性光刻更能使图形的边界清晰，如下图所示。正性 光刻胶有更好的边界线，使其更适合于用作微细加工的高分辨率的掩模和深硅刻 蚀。在lift-off工艺中更适合使用负性光刻胶。 一般来说，正性光刻比负性光刻更能使图形的形貌陡峭，如图所示。正性光刻这 种更好的边界线使其更适合于用作微细加工的高分辨率的掩模。
光刻（Photolithography）工艺是一种能代表整个半导体产业能力的的工 艺。无论是以平面薄膜结构为代表的集成电路制造（IC），还是以具有复杂的 三维结构为特征的微型机械制造(MEMS)，光刻工艺是整个制程里用得最频繁， 最关键得技术之一，光刻同扩散、刻蚀、离子注入及薄膜工艺共同组成整个制 造工艺流程，随着芯片关键尺寸的日益减小，对光刻的技术与设备提出了越来 越高的要求，因而光刻技术的进步也往往能够推动整个半导体制造业的发展。
负性光刻胶
正性光刻胶
正负光刻胶的形貌对比
18
二、光刻工艺介绍
2.2.2.3传统I线(365nm)光刻胶 传统I线光刻胶是指那些适用于I线紫外波长（365nm）的光刻胶，对应于关键
尺寸在0.35μm以上的非关键层的光刻适用。通常由树脂、感光剂、溶剂与添 加剂构成。树脂是一种惰性聚合物基质，用于把光刻胶的不同材料聚合在一起 的粘合剂。树脂对光不敏感，曝光后不会发生化学变化。感光剂是光敏部分， 能够对紫外光发生光化学反应。溶剂使光刻胶保持液体状态，直到被涂在硅片 衬底上。绝大多数溶剂在曝光前挥发，对光刻胶的光化学性质没有影响。添加 剂通常用来控制和改变光刻胶材料的特定化学性质或光响应特性。I线光刻胶 有正性与负性之分。正性胶与正性光刻版相对应，负性胶与负性光刻版相对应 。其中正性胶的感光剂为重氮萘醌（DNQ）。
光刻机技术原理
光刻机技术原理光刻机是一种重要的半导体制造设备，其原理是利用光的特性进行微细图案的制作。
光刻技术在集成电路制造中起着至关重要的作用，其精度和效率对于芯片的性能和质量至关重要。
光刻技术的原理基于光的干涉和衍射现象。
首先，通过激光器或者其他光源产生一束光线，然后通过光刻机中的光学系统进行聚焦。
光学系统由透镜组成，可以将光线聚焦到非常小的尺寸，通常在纳米级别。
这样，光线就可以精确地照射到待加工的硅片上。
在光刻机中，光线经过光罩上的图案后，通过透镜组成的接触式光刻机或非接触式光刻机的光学系统，将图案投射到硅片上。
光刻机的光学系统具有高分辨率和高对比度的特点，可以实现非常精细的图案转移。
光刻的关键步骤是光刻胶的涂布和曝光。
光刻胶是一种特殊的光敏物质，可以在光的照射下发生化学反应。
首先，将光刻胶涂覆在硅片上，并通过旋涂或喷涂的方式均匀分布。
然后，将光刻胶暴露在光刻机中的光线下。
在暴露过程中，光刻胶中的光敏剂会发生化学反应，使胶层发生变化。
在曝光后，需要对光刻胶进行显影。
显影是通过化学物质对光刻胶进行处理，使显影剂只作用于被曝光的区域。
显影剂会溶解或剥离曝光过的光刻胶，从而形成所需的图案。
光刻技术的精度取决于光刻机的分辨率和对比度。
分辨率是指光刻机能够实现的最小特征尺寸。
对比度是指图案的清晰度和对比度的能力。
光刻机的光学系统和光刻胶的性能决定了分辨率和对比度的水平。
除了光学系统和光刻胶，光刻机的稳定性和控制系统也对光刻技术的精度和效率起着重要作用。
光刻机需要精确控制曝光时间、光源强度和光刻胶的温度等参数，以确保图案的准确转移和一致性。
光刻机技术是一种重要的半导体制造技术，其原理基于光的干涉和衍射现象。
通过光学系统的聚焦和光刻胶的涂布和曝光，可以实现微细图案的制作。
光刻机的稳定性和控制系统对光刻技术的精度和效率至关重要。
光刻技术的发展推动了集成电路的进步，为现代科技的发展提供了基础。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
–光刻胶又叫光致抗蚀剂，它是由光敏化合物、 基体树脂和有机溶剂等混合而成的胶状液体
–光刻胶受到特定波长光线的作用后，导致其化 学结构发生变化，使光刻胶在某种特定溶液中 的溶解特性改变
正胶
凡是在能量束（光束、电子束、离子束等） 的照射下，以降解反应为主的光刻胶称为正性光 刻胶，简称 正胶。 ⑴PMMA(聚甲基丙烯酸甲酯)光刻胶 ⑵由重氮醌酯（DQ）和酚酫树酯（N）两部分组 成的DNQ。 分辨率高，在超大规模集成电路工艺中，一般只 采用正胶
负胶
凡是在能量束（光束、电子束、离子束等）的照射 下，以交联反应为主的光刻胶称为负性光刻胶，简称负胶。 • ⑴两种组成部份的芳基氮化物橡胶光刻胶 • ⑵Kodak KTFR（敏感氮化聚慔戌二烯橡胶）
• 分辨率差，适于加工线宽≥3m的线条；这类光刻胶粘附 力强，耐腐蚀，容易使用和价格便宜，是常用的光刻胶。
离子束光刻
• 离子束光刻分为聚焦离子束曝光(FIB)、掩模离子 束光刻(MIB)和离子束溅射光刻（BfP)。离于束光 刻利用离子源进行曝光。 • 其原理是通过加热使附在一根金、钨或钽的针尖端 的镓或金硅合金熔化，在外加电场作用下使液态金 属表面产生场致离子发射。其发射面积极小，可以 较容易地利用离子光学系统将发射离子聚焦成微细 离子束，进行高分辨率离子束曝光。
光刻工艺的发展
• • • •
电子束光刻 离子束光刻 X射线光刻 微立体光刻成型技术
电子束光刻
• 电子束光刻与传统意义的光刻(区域曝光)不同， 是用束线刻蚀进行图形的加工。在电子束光刻机 中，电子束被电磁场聚集成微细束照到电子抗蚀 剂(感光胶)上，由于电子束可以方便地由电磁场 进行偏转扫描，复杂的图形可以直接写到感光胶 上而无需使用掩模版。
去胶
• 溶剂去胶：含氯的烃化物做去胶剂。
• 氧化去胶：强氧化剂，如浓硫酸，双氧水和氨水混合液
• 等离子体去胶 • 剥离工艺
剥离工艺（Lift-Off）
• 在光刻工艺中，有一种代替刻蚀方法的工艺，我 们称之为剥离工艺（Lift-Off）。 • 在剥离工艺中，首先形成光刻图形，然后沉积薄 膜，最后用化学试剂去除光刻胶，此时连同不需 要的薄膜一同除去，这个过程正好与刻蚀过程相 反。
投影式
反射
折射
矢量扫描 光栅扫描 混合扫描
（聚焦扫描方式）
接触式光刻机
优点：设备简单；分辨率比较高，约 0.5 m。 缺点：容易造成掩膜版和光刻胶膜的损伤，掩模版寿命短（10 ~ 20 次），硅 片上图形缺陷多，光刻成品率低。
接近式光刻机
优点：在硅片和掩膜版之间有一个很小的间隙(10～25m)，可以大大减小掩 膜版的损伤，掩模寿命长（可提高 10 倍以上），图形缺陷少。 缺点：衍射效应严重，使分辨率下降。
正胶：曝光后可溶
负胶：曝光后不可 溶
光刻胶的性能指标
(1)分辨率：分辨率是指用某种光刻胶光刻时 所能得到的最小尺寸 (2)灵敏度：光刻胶的感光灵敏度反映了光刻 胶感光所必须的照射量 (3)粘附性：光刻胶与衬底之间粘附的牢固程 度
•(4)抗腐蚀性：光刻工艺要求光刻胶在坚膜后，能够
较长时间不被腐蚀 •(5)稳定性：光刻工艺要求光刻胶在室温和避光情况 下加入了增感剂也不发生暗反应，在烘干燥时，不发 生热交联 •(6)针孔密度：单位面积上的针孔数 •(7)留膜率：指曝光显影后的非溶性胶膜厚度于曝光 前胶膜厚度之比
紫外光（UV）
g 线：436 nm i 线：365 nm KrF 准分子激光：248 nm 深紫外光（DUV） 光 源
ArF 准分子激光：193 nm
极紫外光（EUV），10 ~ 15 nm X 射线，0.2 ~ 4 nm 电子束 离子束
有掩模方式 曝 光 方 式 无掩模方式
接触式
非接触式
接近式
光源系统
对光源系统的要求
1、有适当的波长。波长越短，曝光的特征尺寸就越小；
2、有足够的能量。能量越大，曝光时间就越短； 3、曝光能量必须均匀地分布在曝光区。
常用的 紫外光 光源是高压弧光灯（高压汞灯）。高压汞灯有许 多尖锐的光谱线，经过滤光后使用其中的 g 线（436 nm）或 （365 nm）。 i 线
X射线光刻
• 优点 –速度快 –高分辨率 0.5 µm –解决深度问题 –高深宽比 • 缺点 –需要较高的X射线源 –需要高分辨率的光刻胶 –X射线的掩模版制造困难
微立体光刻成型技术
• 紫外光通过光闸，透镜以 及与Z工作台固连的透明 玻璃板聚焦到液态紫外聚 合物上形成片状单元，随 着xy工作台的移动可固化 一层又一层的片状单元， 直到形成最终聚合物三维 结构。整个加工过程都是 由计算机控制的。
坚膜
• 除去显影时胶膜吸收的显影液和水 分，改善粘附性，增强胶膜抗腐蚀 能力。 • 坚膜的温度和时间要适当 • 坚膜时间短，抗蚀性差，容易掉胶； 坚膜时间过长，掩膜难以去除，或 开裂。 • 腐蚀时间长的可以采取中途多次坚 膜
腐蚀
• 用适当的腐蚀剂对显影后暴露的表面进行腐蚀，获得光刻 图形 • 干法腐蚀和湿法腐蚀 • SiO2：HF，BHF • Al：磷酸（70~90 C，加乙醇或超声去气泡）；高锰酸钾 （ 40~50 C）
后立即甩胶。
•氧化、蒸发后可立即甩胶，不必清洗。
清洗设备
兆声清洗设备
超临界干燥
硅片甩干机
甩胶
• 设备：甩胶台。 • 在硅片表面涂覆一层粘附性好，厚度适当， 厚薄均匀的光刻胶。 • 一般采用旋转法，针对不同的光刻胶黏度 和厚度要求，选择不同的转速。 • 可分辨线宽是胶膜厚度的5~8倍。
前烘
• 前烘就是在一定温度下，使胶膜里的溶剂缓慢 地挥发出来，使胶膜干燥，并增加其粘附性和 耐磨性。 • 前烘的温度和时间随胶的种类和膜厚不同而有 所差别。 • 方法：80C下10－15分钟。
MEMS—光刻技术
任课老师：李爱农 汇 报 人：邹 旺
1 2 3 4
光刻胶
光刻机 光刻流程
光刻工艺发展
微细加工技术中的加工方法种类繁多，可以按 现代加工技术的一般分类方法将其分为四大类： 1）去除加工——将材料的某一部分分离出去的加 工方式，如光刻、化学刻蚀、电解抛光等； 2）增材加工——同种或不同材料的附和加工或相 互结合加工，如化学镀、电镀、溅射沉积、离子镀 膜等； 3）变形加工——使材料形状发生改变的加工方式， 如微细离子流抛光（研磨、压光）、热流动表面加 工（气体高温、高频电流、热射线、电子束、激光） 等； 4）整体处理及表面改性等。
电子束光刻
• 与其他光刻技术相比，电子束光 捌的优点非常明显： • 首先，电子束光刻分辨率高，可 达0.1um，如直接进行刻蚀可达 到几个纳米。 • 其次，电子束光刻不需要掩模版， 非常灵活，很适合小批量、特殊 器件的生产。 • 目前，电子束光刻主要用于制作 光学光刻的掩模。其发展方向是 尽可能提高曝光速度，以适应大 批生产
• 烘箱烘烤、红外光照射、热板处理
对准和曝光
• 设备：光刻机 • 对准：使掩膜的图形和硅片上的图形精确套合。 • 曝光：对光刻胶进行选择性光化学反应，使光刻胶 改变在显影液中的溶解性。 • 通常采用紫外接触曝光法
显影(Development)
• 正胶去曝光部分，负胶去未曝光 部分 • 部分光刻胶需要超声显影 • 显影时间根据光刻胶种类、膜厚、 显影液种类、显影温度和操作方 法确定。 • 显影后检查光刻质量，不合格的 返工。
光刻是加工制造集成电路图形结构以及微结构 的关键工艺之一。 光刻工艺就是利用光敏的抗蚀涂层发生光化学 反应，结合腐蚀方法在各种薄膜或硅上制备出合乎 要求的图形，以实现制作各种电路元件、选择掺杂、 形成金属电极和布线或表面钝化的目的。
光 刻 的 整 个 生 产 过 程
• 光刻三要素：光刻胶、掩膜版和光刻机
投影光刻机
利用透镜或反射镜将掩膜版上的图形投影到衬底上
光源光源
硅片
掩模
聚光透镜
反射凸镜
掩模
投影器 反射凹镜
硅片
全反射 投影式 折射
优点：无像差，无驻波效应影响 缺点：数值孔径小，分辨率低
优点：数值孔径大，分辨率高， 对硅片平整度要求低， 掩模制造方便
缺点：曝光效率低，设备昂贵
光刻工艺介绍
• • • • • • • • •
1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9.
晶片清洗 脱水和烘干 甩胶 前烘 曝光 显影 坚膜 腐蚀 去胶
清洗和烘干
• 作用：保证硅片表面无灰尘、油脂、水，保证粘附 性和光刻质量。 清洗不好，会造成脱胶、表面灰尘导致粘版、部 分图形不感光等光刻缺陷。
•表面不干燥，会造成脱胶 •如果硅片搁置较久或返工，应重新清洗烘干，烘干
湿法腐蚀：
湿法化学刻蚀在半导体工艺中有着 广泛应用：磨片、抛光、清洗、腐蚀。 优点：选择性好、重复性好、生产效率 高、设备简单、成本低 缺点：钻蚀严重、对图形的控制性较差
干法刻蚀
• 溅射与离子束铣蚀：通过高能惰性气体离子的物理轰击 作用刻蚀，各向异性性好，但选择性较差。 • 等离子刻蚀(Plasma Etching)：利用放电产生的游离基 与材料发生化学反应，形成挥发物，实现刻蚀。选择性 好、对衬底损伤较小，但各向异性较差。 • 反应离子刻蚀(Reactive Ion Etching，简称为RIE)：通 过活性离子对衬底的物理轰击和化学反应双重作用刻蚀。 具有溅射刻蚀和等离子刻蚀两者的优点，同时兼有各向 异性和选择性好的优点。
谢谢观赏！