硅片光刻技术

光刻（Photolithography)是一种图形转移的方法，在微纳加工当中不可或缺的技术。光刻是一个比较大的概念，其实它是有多步工序所组成的。1.清洗：清洗衬底表面的有机物。2.旋涂：将光刻胶旋涂在衬底表面。3.曝光。将光刻版与衬底对准，在紫外光下曝光一定的时间。4.显影：将曝光后的衬底在显影液下显影一定的时间，受过紫外线曝光的地方会溶解在显影液当中。5.后烘。将显影后的衬底放置热板上后烘，以增强光刻胶与衬底之前的粘附力。湿法蚀刻工艺的原理是使用化学溶液将被刻蚀固体材料转化为液体化合物。硅片光刻技术

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。硅片光刻技术光刻机常用光源介绍。

铝（Aluminium）是一种银白色轻金属，密度为2.70g/cm3。熔点660℃。易溶于稀硫酸、硝酸、盐酸、氢氧化钠和氢氧化钾溶液，难溶于水。在常温下能形成一层防止金属腐蚀的氧化膜。铝的湿法刻蚀溶液主要是磷酸、硝酸、醋酸以及水的混合溶液，其中，磷酸为主腐蚀液，硝酸为氧化剂、催化剂，醋酸作缓冲剂、活性剂，改善表面压力；腐蚀液温度越高，腐蚀速率越快。光刻工艺使用的光源为紫外全谱，之后慢慢发展到使用G线和I线紫外光作为光源。在G线和I线光刻工艺中，光刻胶的基体材料主要为酚醛树脂，其由对甲酚、间甲酚与甲醛缩合得到，采用的感光化合物为重氮萘醌化合物。其曝光显影机理主要为：（1）在未曝光区，重氮萘醌与光刻胶基体酚醛树脂会形成分子间氢键、静电相互作用等，从而起到抑制溶解的作用；（2）在曝光区，重氮萘醌在光照条件下分解生成羧酸，进而易与碱性的TMAH显影液发反应，起到促进光刻胶溶解的作用。TMAH溶液相较于氢氧化钾水溶液等碱性溶液，其不含金属离子，在先进制程中可以减小因金属离子带来的缺陷问题。

在曝光这一步中，将使用特定波长的光对覆盖衬底的光刻胶进行选择性地照射。光刻胶中的感光剂会发生光化学反应，从而使正光刻胶被照射区域（感光区域）、负光刻胶未被照射的区域（非感光区）化学成分发生变化。这些化学成分发生变化的区域，在下一步的能够溶解于特定的显影液中。在接受光照后，正性光刻胶中的感光剂DQ会发生光化学反应，变为乙烯酮，并进一步水解为茚并羧酸，羧酸在碱性溶剂中的溶解度比未感光部分的光刻胶高出约100倍，产生的羧酸同时还会促进酚醛树脂的溶解。利用感光与未感光光刻胶对碱性溶剂的不同溶解度，就可以进行掩膜图形的转移。曝光方法包括：接触式曝光—掩膜板直接与光刻胶层接触；接近式曝光—掩膜板与光刻胶层的略微分开，大约为10～50μm；投影式曝光—在掩膜板与光刻胶之间使用透镜聚集光实现曝光和步进式曝光。掩膜版中铬-石英版取得广泛应用。

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。SU-8光刻胶在近紫外光(365nm-400nm)范围内光吸收度很低。硅片光刻技术

光刻技术是半导体制造的完善工艺之一。硅片光刻技术

光刻机经历了5代产品发展，每次改进和创新都明显提升了光刻机所能实现的工艺节点。为接触式光刻机。曝光方式为掩模版与半导体基片之间靠控制真空度实现紧密接触，使用光源分别为g线和i线。接触式光刻机由于掩模与光刻胶直接接触，所以易受污染，掩模版和基片容易受到损伤，掩模版寿命短。第二代为接近式光刻机。曝光方式为掩模版与半导体基片之间有微米级别的间隙，掩模版不容易受到损伤，掩模版寿命长，但掩模版与基片之间的间隙也导致成像质量受到影响，分辨率下降。硅片光刻技术