光刻技術(shù)是將二維圖案轉(zhuǎn)印到平坦基板上的方法。可以通過(guò)以下兩種基本方法來(lái)實(shí)現(xiàn)圖案化：直接寫(xiě)入圖案，或通過(guò)掩模版/印章轉(zhuǎn)移圖案。設(shè)定的圖案可以幫助生成襯底上的特征，或者可以由沉積的圖案形成特征。

通過(guò)計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)（CAD）定義圖案模式。多數(shù)情況下，這些特征是使用抗蝕劑形成的，可以使用光（使用光致抗蝕劑），電子束（使用電子束抗蝕劑）或通過(guò)物理壓印（不需要抗蝕劑，也叫納米壓印）來(lái)定義圖案特征。圖案的特征可以被轉(zhuǎn)移到一個(gè)基板，再進(jìn)行蝕刻，電鍍或剝離。

1.     技術(shù)領(lǐng)域

根據(jù)所需的特征，有幾種不同的光刻方法。最常見(jiàn)的類(lèi)型是紫外光光刻和電子束光刻，還有軟光刻和直接成像光刻。

下表比較了我們可用的一些常見(jiàn)光刻方法。表中，整片處理是指能夠一次對(duì)整個(gè)樣品進(jìn)行圖案化的能力；寫(xiě)入方式描述了材料是如何形成圖案，例如通過(guò)紫外光、電子束、或直接機(jī)械接觸進(jìn)行壓印等。

          表1  常見(jiàn)的光刻技術(shù)類(lèi)型                                      

圖1  EVG無(wú)掩模光刻技術(shù)

2. 光學(xué)光刻

在光學(xué)光刻中，光致抗蝕劑通過(guò)光掩模用紫外光曝光。此方法可以圖案化多種基底材料，但分辨率有限。為了獲得更高的分辨率，使用了較短波長(zhǎng)的光（G線435.8nm，H線404.7nm，I線265.4nm）。我們的接觸光刻機(jī)屬于這種光學(xué)光刻系統(tǒng)。利用我們提供的系統(tǒng)，最小特征約為0.8µm，最小對(duì)準(zhǔn)公差約為0.5µm。

3. 電子束光刻

代替在光學(xué)光刻中使用光源，電子束光刻利用電子束在樣品上生成圖案。由于波長(zhǎng)短得多，因此我們可以實(shí)現(xiàn)更高的分辨率；但是，由于它是單個(gè)電子束寫(xiě)入樣品，因此在樣品上生成圖案所需的時(shí)間更長(zhǎng)。使用標(biāo)準(zhǔn)抗蝕劑，電子束工具可以實(shí)現(xiàn)最小7 nm的特征以及1 nm的對(duì)準(zhǔn)公差。這是一種直寫(xiě)光刻技術(shù)。

4. 軟光刻

這將使用預(yù)先生成的模具作為基礎(chǔ)來(lái)創(chuàng)建三維結(jié)構(gòu)。將諸如聚二甲基硅氧烷（PDMS）之類(lèi)的軟材料倒入模具中并固化。當(dāng)它從表面剝離時(shí)，它保持了陰模的狀態(tài)。PDMS材料通常附著到另一層，例如玻璃或另一層PDMS。軟光刻通常與較大的特征器件相關(guān)聯(lián)。具有20至5000 µm范圍內(nèi)的特征的微流體系統(tǒng)通常是使用軟光刻技術(shù)生產(chǎn)的。另外，我們的用戶(hù)通過(guò)稱(chēng)為納米壓印光刻的技術(shù)來(lái)生產(chǎn)納米結(jié)構(gòu)。

5. 直接成像光刻

如果圖案僅將被使用一次，則直接產(chǎn)生比在模板上產(chǎn)生用于在樣品上產(chǎn)生圖案的掩模更為經(jīng)濟(jì)。直接成像寫(xiě)入可用于創(chuàng)建光刻掩模，還可以用于生成不同的高度或灰度特征。我們也可以使用設(shè)備進(jìn)行直接光刻。

我們的無(wú)掩模光刻設(shè)備使用的是直接成像光刻技術(shù)。使用我們的無(wú)掩模光刻系統(tǒng)，我們可以實(shí)現(xiàn)最小2µm的特征和0.5µm的對(duì)準(zhǔn)公差。

6. 應(yīng)用領(lǐng)域

平版印刷術(shù)（即光刻）用于在用戶(hù)不希望影響其整個(gè)樣品的工藝步驟（主要是沉積或蝕刻）之前對(duì)樣品進(jìn)行構(gòu)圖。在蝕刻之前，使用光刻技術(shù)來(lái)形成抗蝕劑保護(hù)層，該保護(hù)層僅將材料保留在存在抗蝕劑的位置（負(fù)圖案）。在使用沉積光刻進(jìn)行剝離之前，在沉積之后剝離抗蝕劑，僅留下沒(méi)有抗蝕劑的材料（正圖案）。

7. 典型過(guò)程

1）從干凈的基材和掩模版開(kāi)始。如果掩模或基板上有顆粒，則可能導(dǎo)致抗蝕劑覆蓋率不均勻，從而導(dǎo)致許多器件出現(xiàn)錯(cuò)誤。

2）脫水烘烤樣品。這樣可以清除表面上的水分，并改善與表面的附著力。通常，當(dāng)表面仍然有水分時(shí)，抗蝕劑會(huì)在烘烤過(guò)程中起泡。

3）旋涂抗蝕劑（通常在預(yù)涂助粘劑之后）。這需要均勻地涂覆表面，否則曝光將不一致。

4）軟烘烤抗蝕劑，這會(huì)將抗蝕劑中的溶劑清除掉。過(guò)多的軟烘烤會(huì)降低抗蝕劑的靈敏度。

5）曝光抗蝕劑（請(qǐng)參閱前面的部分）

6）在某些抗蝕劑中，需要后曝光烘烤（PEB）。這將使酸在抗蝕劑中分布，從而破壞鍵。這樣可以使抗蝕劑的側(cè)壁輪廓更直。

7）顯影抗蝕劑。顯影劑的類(lèi)型取決于抗蝕劑和基底。與手動(dòng)方法相比，自動(dòng)顯影系統(tǒng)將具有更好的重現(xiàn)性。

8）有些抗蝕劑需要硬烤，而另一些則不需要。確保您遵循所使用抗蝕劑的推薦做法。

8. 主要參數(shù)

8.1 特征尺寸

這通常稱(chēng)為最小特征尺寸或關(guān)鍵尺寸（CD），這是設(shè)計(jì)的最小部分。可實(shí)現(xiàn)的CD取決于您使用的光刻類(lèi)型以及要在其上構(gòu)圖的表面的結(jié)構(gòu)。

8.2 對(duì)準(zhǔn)

對(duì)準(zhǔn)是指兩層彼此對(duì)準(zhǔn)，在許多設(shè)計(jì)中非常重要。良好的設(shè)計(jì)在創(chuàng)建設(shè)計(jì)時(shí)會(huì)考慮對(duì)準(zhǔn)偏差的情況，以確保在兩層未完quan對(duì)準(zhǔn)的情況下設(shè)備仍能正常工作。

圖2  EVG掩模對(duì)準(zhǔn)機(jī)

8.3 圖案復(fù)制

圖案再現(xiàn)是指該圖案將被再現(xiàn)多少次。這是一次性圖案嗎？如果是這樣，您可以直接在表面上書(shū)寫(xiě)圖案。但是，如果需要將其復(fù)制數(shù)千次，則直接寫(xiě)入效率很低，而使用用于生成圖案的掩模或模具效率更高。

8.4 抗蝕膜厚度

膜厚是指抗蝕劑層的厚度。通常，這可以在Thetametrisis膜厚儀上測(cè)量，以微米或埃為單位。抗蝕劑層的厚度取決于在抗蝕劑上旋轉(zhuǎn)的速度、加速度。時(shí)間及抗蝕劑的種類(lèi)及型號(hào)。

圖3  Thetametrisis膜厚儀

8.5 可選擇性

選擇性是指不同材料在刻蝕時(shí)反應(yīng)速度的比較。如果要通過(guò)蝕刻工藝進(jìn)行平版印刷，則需要考慮選擇性來(lái)確定薄膜厚度。如果抗蝕劑的蝕刻速率與基材的蝕刻速率相似，則您的工藝選擇性低，您將需要更大的膜厚。

選擇性也用于顯影工藝。如果曝光的抗蝕劑的顯影速度比未曝光的抗蝕劑高得多，那么您的選擇性就很高。顯影的選擇性可以幫助您確定顯影時(shí)間。

9. 用料

9.1 光刻膠

抗蝕劑是懸浮在溶劑中的聚合物。根據(jù)抗蝕劑的類(lèi)型，可以使用紫外線或電子束選擇性地將其除去。可以將所有抗蝕劑大致分為正抗蝕劑或負(fù)抗蝕劑，最常見(jiàn)的是正抗蝕劑。在正性抗蝕劑中，在顯影抗蝕劑后將暴露的區(qū)域除去。在負(fù)性抗蝕劑中，在顯影抗蝕劑后仍保留了暴露的區(qū)域。

不同類(lèi)型的光刻使用不同類(lèi)型的抗蝕劑，因此您需要檢查哪種抗蝕劑適合您的工藝。

9.2 顯影劑

顯影劑是用于在曝光后蝕刻掉光致抗蝕劑的基礎(chǔ)。幾種常用的顯影劑：AZ 726，AZ 300，AZ 400K，MF 319和Microposit Developer。可以在不同的設(shè)備上使用顯影劑。需要檢查每個(gè)設(shè)備是否允許或允許哪些顯影劑。

9.3 掩模版

掩模版用于在曝光期間阻擋光線，因此僅曝光所需圖案內(nèi)的光刻膠。如果在多個(gè)樣本中需要相同的圖案，這將很有用。掩模是具有一層鉻和一層光刻膠的玻璃或熔融石英襯底。光刻膠以所需的圖案曝光，然后顯影。之后，使用鉻蝕刻在掩模中生成設(shè)置好的圖案。