半导体微纳加工

在光刻胶技术数据表中，会给出一些参考的曝光剂量值，通常，这里所写的值是用单色i-线或者BB-UV曝光。正胶和负胶的光反应通常是一个单光子过程与时间没太大关系。因此，在原则上需要多长时间(从脉冲激光的飞秒到接触光刻的秒到激光干涉光刻的小时)并不重要，作为强度和时间的产物，作用在在光刻胶上的剂量是光强与曝光时间的产物。在增加光强和光刻胶厚度较大的时候，必须考虑曝光过程中产生的热量和气体（如正胶和图形反转胶中的N2排放）从光刻胶膜中排出时间因为热量和气体会导致光刻胶膜产生热和机械损伤。衬底的反射率对光刻胶膜实际吸收的曝光强度有影响，特别是对于薄的光学光刻胶膜。玻璃晶圆的短波光强反射约10%，硅晶片反射约30%，金属薄膜的反射系数可超过90%。哪一种曝光剂量是“比较好”也取决于光刻工艺的要求。有时候稍微欠曝光可以减小这种衬底反射带来的负面影响。在厚胶情况下，足够的曝光剂量是后续合理的较短显影时间的保障。光刻间的照明光为黄光。半导体微纳加工

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。材料刻蚀价钱光刻过程中需要严格控制环境尘埃。

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。

对于透明基片的双面光刻加工，其准标记可灵活设计，沿目镜的光轴上方的图案区域如果是不透光的，该区域的对准标记可以简单设计成透光十字或透光方框作为对准标记。如果目镜光轴上方掩模板图案区域是透光的，该区域设计的对准标记可以设计成十字型或方框。不管是十字型还是方框型，都是参照内部的边和角进行精确对准。综合考虑到物距不一成像大小不同的因素，两块掩模板的对准标记也可以设计成大小不一的，以掩模板和基片标记成像方便观测对准为原则。双面光刻调制盘作为光路一部分用于约束光束，加工完成后，要用不透明的涂料涂覆标记图案及搜索线即可，即便没有搜索线，由于小方框对准标记是透光的，也不免要用涂料涂覆，涂料对于测量狭缝和机械装配公差配合没有影响。目前，光刻胶原料仍大量依赖进口。

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。选择性非常高，是因为所使用的腐蚀液可以非常精确地腐蚀特定薄膜。对于大多数刻蚀方案，选择性大于100:1。湿法腐蚀必须满足以下要求：1.不得腐蚀掩模层；2.选择性必须高；3.蚀刻过程必须能够通过用水稀释来停止；4.反应产物是气态的少；5.整个过程中的蚀刻速率始终保持恒定；6.反应产物一般是可溶，以避免颗粒；7.环境安全和废液易于处置。光刻胶的粘度是一个非常重要的参数，它对指导光刻胶的涂胶至为重要。黏度（viscosity）用于衡量光刻胶液体的可流动性。湿法刻蚀较普遍、也是成本较低的刻蚀方法，大部份的湿刻蚀液均是各向同性的。上海半导体材料刻蚀

光刻胶用原材料更偏向于客制化产品。半导体微纳加工

湿法腐蚀是利用腐蚀液和基片之间的化学反应。采用这种方法，虽然各向异性刻蚀并非不可能，但比各向同性刻蚀要困难得多。溶液和材料的组合有很多限制，必须严格控制基板温度、溶液浓度、添加量等条件。无论条件调整得多么精细，湿法蚀刻都难以实现1μm以下的精细加工。其原因之一是需要控制侧面蚀刻。侧蚀是一种也称为底切的现象。即使希望通过湿式蚀刻在垂直方向（深度方向）溶解材料，也不可能完全防止溶液腐蚀侧面，因此材料在平行方向的溶解将不可避免地进行。由于这种现象，湿蚀刻随机产生比目标宽度窄的部分。这样，在加工需要精密电流控制的产品时，再现性低，精度不可靠。半导体微纳加工