剥离工艺(lift-off)是指在有光刻胶图形的掩膜上镀膜后,再去除光刻胶获得图案化的金属的工艺。在剥离工艺中,有几种关键因素影响得到的金属形貌。1.光刻胶的厚度。光刻胶厚度需大于金属厚度,一般光刻胶厚度在金属厚度的三倍以上胶面上的金属更易成功剥离。2.光刻胶种类。紫外光刻中,正胶光刻胶一般为“正梯形”,负胶光刻胶侧壁形貌一般为“倒梯性”。“倒梯形”的光刻胶更容易剥离,故在剥离工艺中常使用负胶。3.镀膜工艺。蒸发镀膜相比溅射镀膜在光刻胶侧壁更少镀上金属,因此蒸发镀膜更易剥离。光刻是集成电路和半导体器件制造工艺中的关键性技术。江西光刻加工

光刻工艺就是将光学掩膜版的图形转移至光刻胶中。掩膜版按基板材料分为树脂和玻璃基板,其中玻璃基板又包含石英玻璃,硅硼玻璃,苏打玻璃等,石英玻璃硬度高,热膨胀系数低但价格较高等主要用于高精度领域;按光学掩膜版的遮光材料可分为乳胶遮光模和硬质遮光膜,硬质遮光膜又细分为铬,硅,硅化钼,氧化铁等。在半导体领域,铬-石英版因其性能稳定,耐用性,精度高等在该领域被广泛应用。我国的光学掩膜版制作始于20世纪60年代,当时基板主要进口日本“樱花”玻璃及美国柯达玻璃。1978年,我国大连玻璃厂当时实现制版玻璃的产业化,成品率10%左右。80年代后期,基板主要采用平拉玻璃。到90年代,浮法玻璃技术技术较为成熟,开始使用浮法玻璃作为基板,2005年使用超白浮法玻璃作为基板。2010年以后,光掩模基板石英玻璃开始投产,其质量能基本满足IC产业光掩模版基板的高精度需求。随着市场对大直径硅片的需求,大尺寸玻璃基板也同时趋向于大型化,对光掩模石英玻璃基板也提出了更高的要求。微纳光刻加工平台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。

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。
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。光刻过程中的掩模版误差必须严格控制在纳米级。

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。套刻精度作为是光刻机的另一个非常重要的技术指标。低线宽光刻加工厂
图形反转胶的显影过程。江西光刻加工
速度和加速度是决定匀胶获得薄膜厚度的关键因素。衬底的旋转速度控制着施加到树脂上的离心力和树脂上方空气的湍流度。衬底由低速向旋转速度的加速也会极大地影响薄膜的性能。由于树脂在开始旋转的几圈内就开始溶剂挥发过程,因此控制加速阶段非常重要这个阶段光刻胶会从中心向样品周围流动并铺展开。在许多情况下,光刻胶中高达50%的基础溶剂会在溶解的几秒钟内蒸发掉。因此,使用“快速”工艺技术,在很短的时间内将光刻胶从样品中心甩到样品边缘。在这种加速度驱动材料向衬底边缘移动,使不均匀的蒸发小化,并克服表面张力以提高均匀性。高速度,高加速步骤后是一个更慢的干燥步骤和/或立即停止到0rpm。江西光刻加工