广州微纳加工技术 广东省科学院半导体研究所供应

现有光刻主要利用的是光刻胶中光敏分子的单光子吸收效应所诱导的光化学反应。光敏分子吸收一个能量大于其比较低跃迁能级的光子，从基态跃迁到激发态，经过电子态之间的转移生成活性种，诱发光聚合、光分解等化学反应，使光刻胶溶解特性发生改变。光刻分辨率的物理极限与光源波长和光刻物镜数值孔径呈线性关系，提高光刻分辨率主要通过缩短光刻光源波长来实现。尽管使用的光刻光源波长从可见光（G线，436nm）缩短到紫外（Ⅰ线，365nm）、深紫外（KrF，248nm；ArF，193nm）甚至极紫外（EUV，13.5nm）波段，由于光学衍射极限的限制，其分辨率极限在半个波长左右。光刻工艺中的温度控制对结果有明显影响。广州微纳加工技术

用O2等离子体对样品整体处理，以清理显影后可能的非望残留。特别是负胶但也包括正胶，在显影后会在原来胶-基板界面处残留聚合物薄层，这个问题在结构小于1um或大深-宽比的结构中更为严重。当然过程中留胶厚度也会降低，但是影响不会太大。在刻蚀或镀膜之前需要硬烤以去除残留的显影液和水，并退火以改善由于显影过程渗透和膨胀导致的界面接合状况。同时提高胶的硬度和提高抗刻蚀性。硬烤温度一般高达120度以上，时间也在20分左右。主要的限制是温度过高会使图形边缘变差以及刻蚀后难以去除。广州真空镀膜加工泛曝光在图形反转胶中的应用。

双面镀膜光刻是针对硅及其它半导体基片发展起来的加工技术。在基片两面制作光刻图样并且实现映射对准曝光，如果图样不是轴向对称的，往往需要事先设计图样成镜像关系的两块掩模板，每块掩模板用于基片一个表面的曝光，加工设备的高精度掩模—基片对准技术是关键。对于玻璃基片，设计对准标记并充分利用其透明属性，可以方便对准操作，提高对准精度。光学玻璃基片，表面光洁度不如晶圆，需要事先经过光学抛光的工艺处理。玻璃基片的透光性是个可利用的属性，物镜可以直接透过基片看到掩模板的对准标记。数字显微镜可以不断变焦观察掩模板和基片的对准情形，不再以关联物镜参照系的数字存储图像为基准，则调焦引起的物镜抖动对于对准精度不再发生作用。这就是玻璃基片的透明属性带来的好处。

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。3D光刻技术为半导体封装开辟了新路径。

SU-8光刻胶在近紫外光(365nm-400nm)范围内光吸收度很低，且整个光刻胶层所获得的曝光量均匀一致，可得到具有垂直侧壁和高深宽比的厚膜图形；它还具有良好的力学性能、抗化学腐蚀性和热稳定性;在受到紫外辐射后发生交联，是一种化学扩大负性胶，可以形成台阶等结构复杂的图形;在电镀时可以直接作为绝缘体使用。SU-具有分子量低、溶解度好、透明度高、可形成光滑膜层、玻璃化温度（Tg）低、粘度可降低、单次旋涂可得超厚膜层（650μm）、涂层厚度均匀、高宽比大（10:1）、耐化学性优异、生物相容性好（微流控芯片）的特点。SU-8光刻胶具有许多优异的性能，可以制造数百Lm甚至1000Lm厚、深宽比可达50的MEMS微结构，在一定程度上代替了LIGA技术,而成本降低，成为近年来研究的一个热点。但众所周知,SU-8对工艺参数的改变非常敏感，且固化厚的光刻胶难以彻底的消除。这些工艺参数包括衬底类型、基片预处理、前烘温度和时间、曝光时间、中烘温度和时间、显影方式和时间等。精确的光刻对准是实现多层结构的关键。广州微纳加工技术

光刻机利用精确的光线图案化硅片。广州微纳加工技术

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。广州微纳加工技术