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。TMAH稀溶液在光刻中普遍用于光刻胶的显影。安徽氮化硅材料刻蚀

掩膜对准光刻及步进投影式光刻机中常用汞灯作为曝光光源,其发射光谱包括g-(波长435nm)、h-(波长405nm)和i-线(波长365nm)。一个配有350wHg灯的6英寸掩模对准器通常能获得大约光输出。15–30mw/cm2,i-线强度通常大约占全部三条线总光强的40%。LED作为近年来比较常见的UV光源在掩膜对准式光刻系统中比较常见,其相比于汞灯光源其优点是冷光源,不会对光刻胶产生辐照加热,避免光刻胶受热变形。除了Hg灯,具有合适波长的激光器也是光刻胶曝光的合适光源。由于光引发剂的光谱吸收带不会在某一特定波长突然终止,相应的适应剂量也会暴露在比数据表中所示范围高约10nm的波长处,但这延长了需要直写的时间。另外,在干涉光刻中也常常用的例如He-Cd(328nm)作为光源,其同样能对大部分i-线胶进行曝光。河南硅片光刻掩膜版中铬-石英版取得广泛应用。

氧等离子去胶是利用氧气在微波或射频发生器的作用下产生氧等离子体,具有活性的氧等离子体与有机聚合物发生氧化反应,是的有机聚合物被氧化成水汽和二氧化碳等排除腔室,从而达到去除光刻胶的目的,这个过程我们有时候也称之为灰化或者扫胶。氧等离子去胶相比于湿法去胶工艺更为简单、适应性更好。市面上常见氧等离子去胶机按照频率可分为微波等离子去胶机和射频等离子去胶机两种,微波等离子去胶机的工作频率更高,更高的频率决定了等离子体拥有更高的激子浓度、更小的自偏压,更高的激子浓度决定了去胶速度更快,效率更高;更低的自偏压决定了其对衬底的刻蚀效应更小,也意味着去胶过程中对衬底无损伤,而射频等离子去胶机其工作原理与刻蚀机相似,结构上更加简单。
视频图像处理对准技术,是指在光刻套刻的过程中,掩模图样与硅片基板之间基本上只存在相对旋转和平移,充分利用这一有利条件,结合机器视觉映射技术,利用相机采集掩模图样与硅片基板的对位标记信号。此种方法看上去虽然与双目显微镜对准有些类似,但是实质其实有所不同。场像处理对准技术是通过CCDS摄像对两个对位标记图像进行采集、滤波、特征提取等处理,通过图像处理单元进行精确定位和匹配参数计算,求得掩模图样与硅片基板之间的相对旋转和平移量,然后进行相位补偿和平移量补偿,自动完成对准的过程。其光源一般是宽带的卤素灯,波长在550~800nm。相对于其他的对准方式其具有对准精度高、结构简单、可操作性强、效率高的优势。其对准精度误差主要来自于图像处理过程。因此,选择合适的图像处理算法显得尤为重要。自适应光刻技术可根据不同需求调整参数。

从对准信号上分,主要包括标记的显微图像对准、基于光强信息的对准和基于相位信息对准。对准法则是光刻只是把掩膜版上的Y轴与晶园上的平边成90º,如图所示。接下来的掩膜版都用对准标记与上一层带有图形的掩膜对准。对准标记是一个特殊的图形,分布在每个芯片图形的边缘。经过光刻工艺对准标记就永远留在芯片表面,同时作为下一次对准使用。对准方法包括:a、预对准,通过硅片上的notch或者flat进行激光自动对准b、通过对准标志,位于切割槽上。另外层间对准,即套刻精度,保证图形与硅片上已经存在的图形之间的对准。光刻机被称作“现代光学工业之花”。天津低线宽光刻
DNQ-酚醛光刻胶是一种常见的I线光刻胶。安徽氮化硅材料刻蚀
第三代为扫描投影式光刻机。中间掩模版上的版图通过光学透镜成像在基片表面,有效地提高了成像质量,投影光学透镜可以是1∶1,但大多数采用精密缩小分步重复曝光的方式(如1∶10,1∶5,1∶4)。IC版图面积受限于光源面积和光学透镜成像面积。光学曝光分辨率增强等光刻技术的突破,把光刻技术推进到深亚微米及百纳米级。第四代为步进式扫描投影光刻机。以扫描的方式实现曝光,采用193nm的KrF准分子激光光源,分步重复曝光,将芯片的工艺节点提升一个台阶。实现了跨越式发展,将工艺推进至180~130nm。随着浸入式等光刻技术的发展,光刻推进至几十纳米级。第五代为EUV光刻机。采用波长为13.5nm的激光等离子体光源作为光刻曝光光源。即使其波长是193nm的1/14,几乎逼近物理学、材料学以及精密制造的极限。安徽氮化硅材料刻蚀