微纳加工工艺流程
简述bosch刻蚀工艺流程

简述bosch刻蚀工艺流程Bosch刻蚀工艺流程概述:Bosch刻蚀工艺是一种常用的微纳加工技术,用于制造微电子器件、MEMS器件、纳米结构等。
该工艺流程可以实现高精度、高选择性的刻蚀效果,广泛应用于半导体工艺和纳米技术领域。
本文将以简述的方式介绍Bosch刻蚀工艺的流程。
工艺流程:1. 基础刻蚀阶段(Bosch I阶段):Bosch刻蚀工艺的第一个阶段是基础刻蚀阶段,也称为Bosch I阶段。
在这个阶段中,使用一种常见的刻蚀气体(例如SF6)和反应气体(例如C4F8)的混合物进行刻蚀。
刻蚀气体和反应气体通过离子束激发,形成刻蚀反应。
2. 侧壁保护阶段:在基础刻蚀阶段之后,需要进行侧壁保护,以保护已经刻蚀好的表面。
为了实现侧壁保护,引入了一种称为反应物A的气体。
反应物A与刻蚀产物反应,生成沉积物质,并在侧壁形成保护层。
3. 侧壁刻蚀阶段(Bosch II阶段):在侧壁保护阶段之后,进行侧壁刻蚀,也称为Bosch II阶段。
在这个阶段,刻蚀气体和反应气体的组合被改变,以实现侧壁的刻蚀。
刻蚀气体通过离子束激活,与侧壁上的保护层反应,从而刻蚀侧壁。
4. 重复循环:在完成一次Bosch刻蚀循环后,可以根据需要重复上述步骤,以达到所需的刻蚀深度和形状。
通过多次循环,可以实现更加复杂和精确的结构。
优点与应用:Bosch刻蚀工艺具有以下几个优点:1. 高选择性:Bosch刻蚀工艺可以实现高度选择性的刻蚀,即只刻蚀特定材料而不影响其他材料。
2. 高纵深比:Bosch刻蚀工艺可以实现高纵深比的结构,即刻蚀深度与特征尺寸之比很大。
3. 精度控制:Bosch刻蚀工艺具有高度精确的控制能力,可以实现亚微米级别的结构。
Bosch刻蚀工艺广泛应用于半导体工艺和纳米技术领域。
在半导体工艺中,它被用于制造3D集成电路、纳米线、微孔等结构。
在纳米技术领域,Bosch刻蚀工艺则被用于制造纳米光子学器件、纳米电子器件、纳米机械器件等。
icp刻蚀工艺流程

icp刻蚀工艺流程ICP刻蚀工艺流程一、引言ICP刻蚀工艺是一种常用的微纳加工技术,广泛应用于半导体、光电子、生物医学等领域。
本文将介绍ICP刻蚀工艺的基本流程,以及其中涉及的关键步骤和注意事项。
二、ICP刻蚀工艺流程1. 设计和准备在开始ICP刻蚀工艺之前,首先需要进行器件的设计和准备工作。
这包括选择合适的刻蚀目标材料、确定刻蚀深度和形状等。
同时,还需要设计合适的掩膜图形,以控制刻蚀区域。
2. 清洗和预处理在进行ICP刻蚀之前,需要对刻蚀目标材料进行清洗和预处理,以去除表面的杂质和氧化物。
常用的方法包括超声波清洗、酸洗和溶剂清洗等。
3. 掩膜制备接下来需要制备掩膜,用于保护不需要刻蚀的区域。
常用的掩膜材料包括光刻胶和金属掩膜。
通过光刻技术,将掩膜图形转移到掩膜材料上,并进行曝光和显影等步骤,最终形成掩膜。
4. 刻蚀在刻蚀过程中,需要使用ICP刻蚀机。
ICP刻蚀机利用高频电场和低频电场的耦合效应,在高真空环境中进行刻蚀。
首先将刻蚀目标材料放置在刻蚀室中,并加入刻蚀气体,如氟化物等。
然后,在高频电场的作用下,将刻蚀气体电离生成等离子体。
最后,利用等离子体的化学反应和物理碰撞效应,将刻蚀气体中的物质从刻蚀目标材料表面去除,实现刻蚀效果。
5. 清洗和检验刻蚀完成后,需要对刻蚀样品进行清洗,以去除残留的刻蚀剂和杂质。
常用的清洗方法包括溶剂清洗、超声波清洗和离子清洗等。
清洗完成后,需要对刻蚀样品进行检验,以验证刻蚀效果是否符合要求。
6. 后处理在ICP刻蚀工艺完成后,可能还需要进行后处理步骤,以进一步改善器件性能。
常见的后处理方法包括退火、沉积和离子注入等。
三、注意事项1. 安全操作:ICP刻蚀工艺需要在高真空环境下进行,操作人员需要具备相关安全知识和技能,严格遵守操作规程。
2. 刻蚀参数:刻蚀参数的选择对于刻蚀效果至关重要。
包括刻蚀气体的流量、功率、压力等参数,需要根据刻蚀目标材料的性质和要求进行调整。
微纳加工工艺流程

高通量微流控器件的设计与加工罗春雄掩模的制作掩模的制备是光刻中的关键步骤之一,其作用是在一个平面上有选择性的阻挡紫外光的通过,从而实现光刻胶的局部曝光。
掩模的图形及尺度由计算机设计完成,常用的设计软件有L-edit(目前最新版本为10.0)和AutoCAD等。
带有图形结构的掩模常用介质有透明膜和玻璃板,图形结构一般由透明和不透明的区域组成。
掩模有时也被称作原图或光刻版。
当分辨率要求不高时,掩模可用简单的方法来制备。
最常用的方法是使用高分辨率的激光照排机(3000dpi以上)将图形打印在透明胶片上,这种方法的误差一般为3-7µm,视激光照排机的精度而定。
当图形的尺度为10µm量级时,此法制成的掩模可近似视为精确。
使用激光照排机的优点在于设备易得,一般的出版社就有可以满足要求的机器;并且制作过程很简单,只需要一步打印。
图1采用L-edit设计的模版图。
通过电子束曝光的方法可以得到精度更高的掩模版,精度可达100nm甚至10nm级。
这种掩模版为金属掩模,所以不论是精度、寿命还是使用时的方便程度,均要优于打印方法制成的模版。
但它的缺点也十分明显:成本非常高(一块模版通常要上千元人民币),并且制作周期时间长。
还有其他一些方法可以得到掩模版,如准分子激光刻蚀和光学缩小等方法,这样得到的模版精度较高,但对设备的要求都比较高。
光刻胶光刻胶是由溶解在一种或几种有机溶剂中的光敏聚合物或预聚合物的混合物组成的,它是用光刻技术将掩模上的微结构精确转移到基片的关键媒介。
根据用途不同,有多种黏度、光学性质及物理化学性质不同的品种供选择。
光刻胶有两种基本的类型:一种是负型光刻胶,它们在曝光时发生交联反应形成较曝光前更难溶的聚合物;另一种是正型光刻胶,它们在曝光时聚合物发生链断裂分解而变得更容易溶解。
根据它们的特性,负型光刻胶显影后曝光部分被固定而非曝光部分被洗掉;正型光刻胶则是曝光的部分在显影后被洗掉,非曝光部分被固定。
微纳加工技术培训资料

微纳加工技术的工艺流程
光刻是微纳加工技术中的关键步骤之一,它利用光刻 胶作为掩模,通过曝光和显影等步骤将设计好的图形 转移到衬底上。光刻的分辨率和精度直接决定了加工 出来的微纳结构的尺寸和形状。
高精度、高集成度、高效率、低 成本等。
微纳加工技术的应用领域
半导体制造
微纳加工技术在半导体 制造领域应用广泛,如 集成电路、微电子机械
系统等。
生物医疗
在生物医疗领域,微纳 加工技术可用于制造微 型医疗器械、生物芯片
等。
航空航天
在航空航天领域,微纳 加工技术可用于制造微 型卫星、微型传感器等。
新能源
光电子器件的制造
光电子器件是光通信、光传感 等领域的重要元件,其制造需 要高精度、高稳定性的加工技 术。
微纳加工技术可以用于制造各 种光电子器件,如激光器、光 探测器、光调制器等。
微纳加工技术在光电子器件制 造中的应用,可以提高器件的 性能和稳定性,促进光电子技 术的发展。
纳米机器人的设计与制造
在新能源领域,微纳加 工技术可用于制造微型 太阳能电池、微型燃料
电池等。
微纳加工技术的发展趋势
纳米级制造
3D打印技术
随着科技的发展,微纳加工技术正向着纳 米级别发展,制造更小尺寸的器件和系统 。
3D打印技术与微纳加工技术结合,可以实 现更复杂结构的制造。
智能制造
跨学科应用
智能制造是未来制造业的发展方向,微纳 加工技术将与智能制造技术相结合,实现 高效、高精度的制造。
蚀刻工艺流程

蚀刻工艺流程蚀刻工艺是一种常见的微纳加工技术,广泛应用于集成电路制造、光学器件制造、微机械系统等领域。
蚀刻工艺通过化学溶液或者等离子体对材料表面的刻蚀,实现对微纳结构的加工。
本文将介绍蚀刻工艺的基本流程,以及常见的蚀刻方法和注意事项。
1. 蚀刻工艺流程。
蚀刻工艺的基本流程包括准备工作、蚀刻加工和后处理三个主要环节。
1.1 准备工作。
在进行蚀刻加工之前,首先需要准备好待加工的衬底材料。
通常情况下,衬底材料是硅片、玻璃片或者其他基片材料。
在准备工作中,需要对衬底表面进行清洁处理,以去除表面的杂质和污染物,保证蚀刻加工的质量和精度。
1.2 蚀刻加工。
蚀刻加工是蚀刻工艺的核心环节,通过化学溶液或者等离子体对材料表面进行刻蚀,实现对微纳结构的加工。
蚀刻加工的关键是选择合适的蚀刻溶液或者蚀刻气体,控制加工时间和温度,以及保证加工过程中的稳定性和一致性。
1.3 后处理。
蚀刻加工完成后,需要对加工后的样品进行后处理。
后处理工作包括清洗去除残留的蚀刻溶液或者蚀刻气体,以及对加工表面进行保护处理,防止表面氧化或者其他不良影响。
2. 常见蚀刻方法。
蚀刻工艺根据加工原理和加工方法的不同,可以分为干法蚀刻和湿法蚀刻两种基本方法。
2.1 干法蚀刻。
干法蚀刻是利用等离子体或者化学气相反应进行刻蚀的一种加工方法。
干法蚀刻具有加工速度快、加工精度高、污染少等优点,广泛应用于集成电路制造和光学器件制造等领域。
2.2 湿法蚀刻。
湿法蚀刻是利用化学溶液对材料表面进行刻蚀的一种加工方法。
湿法蚀刻具有操作简单、成本低廉等优点,适用于对材料表面进行精细加工和微纳结构加工。
3. 注意事项。
在进行蚀刻工艺时,需要注意以下几个方面的问题:3.1 安全防护。
蚀刻工艺涉及到化学溶液和气体的使用,操作人员需要做好相应的安全防护工作,避免接触有害物质对人体造成伤害。
3.2 设备维护。
蚀刻设备需要定期进行维护保养,保证设备的稳定性和加工精度。
3.3 加工参数。
微纳加工

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2、应用
侧壁光刻最初的工艺是光刻胶制作支撑结构,用
PECVD技术在光刻胶结构上沉积SiO2薄膜,用RIE (CF4气体)去除顶部的SiO2薄膜,最后用氧等离 子体去除光刻胶支撑结构。后来进行改进免去了 SiO2薄膜沉积环节,而对光刻胶结构进行硅烷基化 处理。
硅烷基化工艺是通过化学反应将硅原子植入光刻
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2 、应用
硅线条在RIE(反应离子刻蚀)过程的演变 RIE方法制作的纳米硅尖阵列
由上可以看出随着时间的增加,一方面刻蚀的深度增加,另一方面图形顶部的横向尺寸 减小。
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2 、应用
这是另一种横向抽减方法是:通过氧化将一部分硅转化为 二氧化硅,然后利用化学湿法腐蚀将二氧化硅部分腐蚀掉, 从而形成尖细的硅结构。常使用的腐蚀材料是氢氟酸,由 于刻蚀深度有限,故需要多次进行“氧化——腐蚀”的循环 过程。反之,也可以将硅腐蚀,保留二氧化硅,形成非常 窄细的沟道。
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一、侧壁沉积法侧壁光刻
1、定义
2、应用
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1、定义
所谓侧壁沉积法,是通过向侧壁沉积薄膜材料的方法 制作窄细线条结构,通常又称为侧壁光刻或边缘光刻。
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2、应用
侧壁沉积法的加工过程:
(a) 用传统光刻与硅刻蚀方法制作大尺寸的支撑结 构 (b)在支撑结构外表面沉积一层二氧化硅薄膜材料 (c)将支撑结构顶部与底部的二氧化硅薄膜通过刻
(d)通过反应离子刻蚀将顶层的光刻胶剥离, 使其只露出锥尖部分 (e)作为支撑结构的硅全部腐蚀清除,留下 开口的金属锥形结构
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上图为该工艺过程的说明
二、横向抽减法
1、定义 2、应用
3、目的
4、其他方法
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1、定义
mems深槽加工工艺流程

mems深槽加工工艺流程mems(Micro-Electro-Mechanical Systems)深槽加工是一种用于制备微纳加工器件的工艺流程。
本文将详细介绍mems深槽加工的流程,并阐述其重要性和应用领域。
mems深槽加工是一种在硅基底上制备微米级或亚微米级深槽的工艺。
深槽是mems器件中的关键结构,可用于制作微加速度计、微压力传感器、微流体芯片等器件。
深槽加工的目的是为了提供器件所需的结构支撑和通道,以实现其功能。
mems深槽加工的工艺流程主要包括掩膜制备、光刻、腐蚀、清洗等步骤。
首先,需要通过软件设计出mems器件的掩膜图案,然后将该图案转移到掩膜材料上。
接下来,在硅基底上涂覆一层光刻胶,并将掩膜与光刻胶对准,暴光形成光刻图案。
然后,通过化学腐蚀或物理腐蚀的方式,将光刻图案转移到硅基底上。
最后,进行清洗和检验,以确保深槽加工质量。
在mems深槽加工中,掩膜制备是关键步骤之一。
掩膜确定了深槽的形状和位置,直接影响到后续的加工结果。
掩膜制备通常使用光刻技术,通过对光刻胶进行曝光和显影,形成所需的光刻图案。
这需要高精度的光刻设备和优质的光刻胶,以确保掩膜图案的精确性和清晰度。
在mems深槽加工中,腐蚀是制备深槽的关键步骤之一。
腐蚀的方式主要有湿法腐蚀和干法腐蚀两种。
湿法腐蚀是利用酸或碱溶液对硅材料进行腐蚀,通过控制腐蚀液的浓度和腐蚀时间,可以制备出所需的深槽结构。
干法腐蚀则是通过在高温和高真空环境下,利用气相反应对硅材料进行腐蚀。
腐蚀的选择取决于所需的深槽结构和加工精度。
除了制备mems器件的深槽结构,mems深槽加工还需要进行清洗和检验。
清洗可以去除加工过程中产生的污染物和残留物,以确保器件的纯净度和可靠性。
检验则是对加工后的器件进行形貌、尺寸和性能等方面的测试,以确保加工质量符合要求。
mems深槽加工在微纳加工领域具有广泛的应用。
例如,在微加速度计中,深槽可以用于支撑和固定加速度感应结构,提高器件的灵敏度和稳定性。
集成电路制造中的微纳加工工艺研究

集成电路制造中的微纳加工工艺研究集成电路是现代电子技术中最为重要的一环,它将数量庞大的电子器件集成在一起,构成电子系统。
而微纳加工技术则是制造集成电路必不可少的工艺之一。
本文将围绕着微纳加工工艺在集成电路制造过程中的应用进行探讨,包括其基本原理、工艺流程、新技术及其应用前景等方面,以期为读者提供更全面的了解。
一、微纳加工的基本原理微纳加工是以微米(μm)甚至纳米(nm)为尺度,通过加工和制备工艺,将精密的器件结构化。
在集成电路制造中,微纳加工技术主要用于制造器件的元件结构,例如晶体管和电容等。
微纳加工的基本流程主要包括:光刻、蚀刻和薄膜沉积等。
其中,光刻是指通过光过程将图形转移到光刻胶层上,用以制备微米级别的图案。
蚀刻工艺是将图案通过化学或物理腐蚀,加工出想要的结构形状。
薄膜沉积是将各种材料的薄膜在器件表面沉积,并通过控制厚度和材料性质,使其满足器件元件制备的要求。
二、微纳加工的工艺流程在集成电路制造中,微纳加工通常需要进行多次加工流程,每一次都需要保证加工精度,否则将会影响到器件性能。
微纳加工的流程如下:1.洁净度预处理。
在加工器件之前,需要对加工工艺室进行高度洁净的处理,以确保器件的纯度和结构精度。
2.光刻。
在芯片表层涂刷光刻胶,并利用掩模对光胶进行曝光,最终形成特定的图形。
3.显影。
将光胶显影后,利用显影液将光刻胶中未曝光的部分洗掉,从而形成具有特定结构的物质。
4.蚀刻。
对光刻后的物质进行蚀刻,以达到需要的结构形状。
5.清洗。
对蚀刻后的物质进行清洗,去除多余杂质,以确保器件能够正常工作。
三、新技术及其应用前景随着技术的不断进步,微纳加工技术也在不断发展,其中一些新技术正在逐渐成熟并被广泛应用。
1.深紫外光刻技术。
与传统光刻技术相比,深紫外光刻技术具有更高的分辨率和更好的控制性能,可以制备出更小的结构。
2.微纳立体雕刻技术。
该技术可以制造出更加复杂的立体结构,使得器件可以以更多样的方式进行使用。
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高通量微流控器件的设计与加工罗春雄掩模的制作掩模的制备是光刻中的关键步骤之一,其作用是在一个平面上有选择性的阻挡紫外光的通过,从而实现光刻胶的局部曝光。
掩模的图形及尺度由计算机设计完成,常用的设计软件有L-edit (目前最新版本为10.0 )和AutoCAD等。
带有图形结构的掩模常用介质有透明膜和玻璃板,图形结构一般由透明和不透明的区域组成。
掩模有时也被称作原图或光刻版。
当分辨率要求不高时,掩模可用简单的方法来制备。
最常用的方法是使用高分辨率的激光照排机(3000dpi以上)将图形打印在透明胶片上,这种方法的误差一般为3-7 口,视激光照排机的精度而定。
当图形的尺度为10pm量级时,此法制成的掩模可近似视为精确。
使用激光照排机的优点在于设备易得,一般的出版社就有可以满足要求的机器;并且制作过程很简单,只需要一步打印。
图1采用L-edit设计的模版图。
通过电子束曝光的方法可以得到精度更高的掩模版,精度可达100nm甚至10nm级。
这种掩模版为金属掩模,所以不论是精度、寿命还是使用时的方便程度,均要优于打印方法制成的模版。
但它的缺点也十分明显:成本非常高(一块模版通常要上千元人民币),并且制作周期时间长。
还有其他一些方法可以得到掩模版,如准分子激光刻蚀和光学缩小等方法,这样得到的模版精度较高,但对设备的要求都比较高。
光刻胶光刻胶是由溶解在一种或几种有机溶剂中的光敏聚合物或预聚合物的混合物组成的,它是用光刻技术将掩模上的微结构精确转移到基片的关键媒介。
根据用途不同,有多种黏度、光学性质及物理化学性质不同的品种供选择。
光刻胶有两种基本的类型:一种是负型光刻胶,它们在曝光时发生交联反应形成较曝光前更难溶的聚合物;另一种是正型光刻胶,它们在曝光时聚合物发生链断裂分解而变得更容易溶解。
根据它们的特性,负型光刻胶显影后曝光部分被固定而非曝光部分被洗掉;正型光刻胶则是曝光的部分在显影后被洗掉,非曝光部分被固定。
下面分别介绍这两种光胶: a.负光胶负光胶曝光中发生的光化学反应比正光胶相对简单。
例如Minsk于1954卖给Eastman Kodak公司的专利,应用的是聚乙烯醇肉桂酸酯中的肉硅酸部分的双键对紫外线敏感,双键之一被打开后形成双游离基,这些双游离基不稳定,很快与其他游离基间相互连接,形成新的碳-碳链,并与其他线形分子交联形成更大的聚合物分子。
与曝光前相比,聚合物变得更不易溶解且抗化学侵蚀性更强,因而未曝光的部分可被显影液溶解而去掉。
此即为KPR(柯达光刻胶)和其他负胶的基本原理。
我们实验室常用的负光胶是国产的BP系列,特点是光胶薄(1-3丽,附着力极好,分辨率高,但缺点是难去除。
另一种具有代表性的光敏聚合物为SU-8。
它是一种环氧型聚合物材料,因为平均一个单体分子中含有8个环氧基,因此名称中有8,其结构如图2所示。
SU-8光学透明性、硬质、光敏的独特性质,在微加工材料中独树一帜。
主要特点如下:高机械强度;高化学惰性;可进行高深宽比、厚膜和多层结构加工。
由于它在近紫外区光透过率高,因而在厚胶上仍有很好的曝光均匀性,即使膜厚达100 所得到的图形边缘仍近乎垂直,深宽比可达50: 1。
图2 SU-8单体的典型结构。
SU-8是机理和材料完全不同的一类负光刻胶。
该胶可溶于GBL (gamma-butyrolactone )溶液中。
溶剂的量决定了黏度,从而也决定了可能的涂覆厚度,不同的型号可合适做不同的厚度,最常见的是10 E到100小。
弓I发剂三苯基硫盐按SU-8量的10%%比例加入。
SU-8在前烘中有很好的自平整能力。
经100°C以上固化后,交联的SU-8有较强的抗腐蚀性,热稳定性大于200o G高温下可耐pH值13的碱性溶液的侵蚀。
SU-8的光反应机理:光刻胶中的光引发剂吸收光子发生光化学反应,生成一种强酸,其作用是在中烘过程中作为酸性催化剂促进发生交联反应。
只有曝光区域的光胶才含有这样形成的强酸,未曝光区域则不含有。
交联反应链式增长,每一个环氧基都能与同一分子或不同分子中的其他环氧基反应。
交联反应形成了致密的交联网络结构不溶于显影液PGME中。
b.正光胶正光胶的有关技术主要来自含氮染料、印刷和复印工业。
正光胶基于重氮盐和二叠氮化物的两个反应。
在碱性条件下,重氮盐或二叠氮化物很快与酚类偶合剂发生几乎定量的反应,形成各种有色且难溶的染料,其颜色和溶解性取决于二叠氮化物和偶合物的结构。
上述两种成分在偏酸性缓冲液中则不发生反应。
显影液提供的碱性条件则可引发耦合反应。
二叠氮化物经紫外线曝光发生分解反应,释放出氮气,在显影过程中无法再发生耦合反应,而是形成容易被溶解的产物。
很多常用的正光胶含有不同烷基的萘醌二叠氮化物,具有不同的粘性、溶解性和其他特性。
该类叠氮化物在紫外线照射下分解并重排生成乙烯酮,在潮湿气氛下进一步转化成羧基酸茚。
在碱性溶液中显影时,羧基酸茚被溶解,即曝光的光胶部分被溶解,而未被曝光的叠氮化物之间与共存的酚类化合物在碱性显影液中发生耦合反应,形成胶连的难溶物。
通常原理可用图3表示:图3 正光胶的有关化学反应。
我们实验室常用的正光胶有 AZ 公司的一系列产品,如 AZ50、AZ5214、AZ9260等。
它们都有不同的特性,如 AZ50的黏度比较大,可以用于制作厚胶模版(10-60 g 厚);AZ5214则为薄胶(1-3血,分辨率较高,作掩模的耐腐蚀性也很好。
光刻标定高度曲线图(SU-8 3000系列)Spirt Sp^ed^rpm]Spin speed vs.Thickness for SU-8 5000 resiitifZOC2-J\\AA\\\\naX、1j ----------------- ------------------i4 1■—■____________________^=3 : ----- j-—1010T-$OE 3005Ifl&Orpn lSO^rpm iOOOrpm JSOOrpm 3000 rpn 35OOrpm ^OOOrprn光胶的涂布光胶的均匀涂布是通过甩胶机完成的。
先将基片(通常是硅片衬底)置于甩胶机的转盘上,基片在真空的作用下被吸在盘上。
液体光刻胶被置于基材的中间。
基片在转动盘的带动下快速旋转,一般先用较低速运转数秒使胶散开,然后再以高速运转使胶在离心力的作用下均匀的覆盖在基片上,此过程称旋涂(Spi n-Coati ng )。
涂敷光胶层的厚度取决于光胶黏度和旋转的速度。
此外,光胶预烘烤的温度和时间、光胶的施加量及环境温度也有一定影响。
甩胶通常要在超净间内进行,否则有两个原因可以导致缺陷:甩胶和曝光时空气中的微尘颗粒和液体光胶中含有沾污的颗粒。
超净间内微尘的数量一般为千级(每立方英尺空气中的直径大于0.5⑴的微粒数低于1000个),局部为百级,可以很好的保证甩胶的质量。
另外,有些光胶与硅片衬底之间的附着力并不是很好,这会影响甩胶的厚度均一性,同时也会增大显影的难度。
解决的方法为在硅片上预先涂上一层物质,使光胶的附着力增强。
对于AZ系列的光胶,常用的物质为HMDS它可以很好的增加其附着力。
光刻及显影光胶涂布后,要进行前烘烤,使液态光胶固化,称为前烘。
前烘时间一般为3-5分钟,具体要依照光刻胶的种类和厚度。
一般曝光设备大多采用紫外光源如汞灯,且具有X-Y方向的对位功能,简易式的可只需一个汞灯光源。
图4北大微流与纳米技术中心的紫外曝光机。
经过光刻,可将掩模上的图形转移到硅片上。
具体过程为,在曝光间内,将前烘好的基片置于曝光台上,再将掩模置于其上。
之后进行紫外曝光,曝光机在曝光的区域内光强的误差一般会小于5%这使得整个基片上的光刻胶可以均匀的进行曝光。
曝光时间一般由光胶厚度决定。
如图曝光后的光胶经过显影就完成了对掩模上图形的转移。
使用正光胶时,显影得到的图形与所用掩模的图像相同;使用负光胶时,显影得到的图形与掩模上的图形相反。
利用掩模图形的灰度变化或在掩模之上加带有光透过率梯度的滤光片还可能在光胶上进行不同程度的曝光,从而形成立体结构。
根据不同的需要,显影后有时要进行定影和后烘烤,以保证图形的平整度和坚固性。
总结:光刻工艺:一、光刻前首先把硅片放在195 C热板上烘烤5分钟,目的是烘干水分。
二、按甩胶,前烘,曝光,后烘,显影,吹干步骤完成由掩模上的图形转移到光刻胶上。
三、使用台阶仪对高度进行进一步测定,以及记录5所示:11PDMS 勺塑模聚二甲基硅氧烷(polydimethylsilicone)简称PDMS 俗称硅橡胶,是当前应用最多的微流芯片材料之一。
PDMSb 于具有独特的弹性,良好的透光 性,高介电性,化学惰性,无毒,容易加工,价格便宜而得到广泛的应用。
PDMS 容易由单体和交联剂的预聚物热交联而得到固体状态。
PDMS 寸300nm 以 上的光有很好的光透性。
图6 PDMS 聚合后的分子式和实物 A 胶(单体)与 B 胶(胶联剂)80o C 的恒温箱内30分钟,PDM 院全固化后,将其从模具上剥离,即可得到有图形的 PDMS 为了使PDM 離够完整的从模具上剥离,通常要在往模具上倒 液态PDMS >前,对模具用三甲基氯硅烷在气相中处理几分钟,以防止再塑模过程中 图7 PDMS 勺铸模过程。
通过控制单体和交联剂的比例可以调节 PDMS 勺硬度。
通常,交联剂的比例越高,硬度越大。
将搅匀的液态 PDMS 倒在模具上,等到无气泡时,放至UPDMS 勺粘附。
图7为制作芯片PDMS 部分的示意图:剥离PIME3带有图形的PDMSnrumfirL12b. PDMS 芯片的封合通常需要封合的为 PDMS 与 PDMS 或 PDMS 与玻璃。
PDMS 与 PDMS 之间的封合通常采用热封合的办法。
将需要封合的两块 压力,再放入恒温箱内加热 2-3小时,即可完成封合。
图8北大微流与纳米技术中心空气等离子体处理器。
PDMS 与玻璃(通常为载玻片)之间的封合通常采用等离子辅助键合的方法。
用氧离子轰击玻璃和 PDMS 的表面,可以提高其表面活性,之后通过一 定的压力即可使二者永久键合。
等离子辅助键合的方法由于不需要高温高压等条件,故能够很好的保持芯片上的图形。
同时,等离子体轰击表面还有助 于表面的净化。
由于此方法有很多优点,所以得到了广泛的应用。
总结:PDM S^注膜以及芯片粘合:1. 配置A:B=10: 1的PDMS 勺30克,搅拌均匀后等倒入模具盒子内等气泡消失。
2. 放入75度烘箱30分钟。
3. 取出冷却后按不同区域用刀片切好。
PDMS 放在一起并施以很小的4. 用1.0mm直径的打孔器在对应的位置打孔5. 清洁好表面后,放入等离子处理机内中空气等离子体处理1分钟后取出粘合,放到烘箱内烘烤过夜13。