广州激光器光刻 广东省科学院半导体研究所供应

厚胶光学光刻具有工艺相对简单、与现有IC工艺流程兼容性好、制作成本低等优点，是用来制作大深度微光学、微机械、微流道结构元件的一种很重要的方法和手段，具有广阔的应用前景，因而是微纳加工技术研究中十分活跃的领域。厚胶光刻是一个多参量的动态变化过程，多种非线性畸变因素的存在，使得对其理论和实验的研究，与薄胶相比要复杂得多。厚层光刻胶显影后抗蚀剂浮雕轮廓不仅可以传递图形，而且可以直接作为工作部件、微机械器件封装材料等。例如SU—8光刻胶具有良好的力学特性，可直接作为微齿轮、微活塞等部件的工作材料。随着厚胶光学光刻技术的成熟和完善，该技术不仅可以制作大深度、大深宽比台阶型微结构元件，而且可以制作大深度连续面形微结构元件。通过优化刻蚀气体比例、刻蚀功率等参数，可实现高垂直度氮化硅刻蚀。广州激光器光刻

SU-8光刻胶在近紫外光(365nm-400nm)范围内光吸收度很低，且整个光刻胶层所获得的曝光量均匀一致，可得到具有垂直侧壁和高深宽比的厚膜图形；它还具有良好的力学性能、抗化学腐蚀性和热稳定性;在受到紫外辐射后发生交联，是一种化学扩大负性胶，可以形成台阶等结构复杂的图形;在电镀时可以直接作为绝缘体使用。SU-具有分子量低、溶解度好、透明度高、可形成光滑膜层、玻璃化温度（Tg）低、粘度可降低、单次旋涂可得超厚膜层（650μm）、涂层厚度均匀、高宽比大（10:1）、耐化学性优异、生物相容性好（微流控芯片）的特点。SU-8光刻胶具有许多优异的性能，可以制造数百Lm甚至1000Lm厚、深宽比可达50的MEMS微结构，在一定程度上代替了LIGA技术,而成本降低，成为近年来研究的一个热点。但众所周知,SU-8对工艺参数的改变非常敏感，且固化厚的光刻胶难以彻底的消除。这些工艺参数包括衬底类型、基片预处理、前烘温度和时间、曝光时间、中烘温度和时间、显影方式和时间等。广州激光直写光刻光源波长的选择直接影响光刻的分辨率。

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。

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。光刻过程中的掩模版误差必须严格控制在纳米级。

光源的选择不但影响光刻胶的曝光效果和稳定性，还直接决定了光刻图形的精度和生产效率。选择合适的光源可以提高光刻图形的分辨率和清晰度，使得在更小的芯片上集成更多的电路成为可能。同时，优化光源的功率和曝光时间可以缩短光刻周期，提高生产效率。然而，光源的选择也需要考虑成本和环境影响。高亮度、高稳定性的光源往往伴随着更高的制造成本和维护成本。因此，在选择光源时，需要在保证图形精度和生产效率的同时，兼顾成本和环境可持续性！高精度的微细结构可以通过电子束直写或激光直写制作，这类光刻技术，像“写字”一样。广州激光直写光刻

光刻机的校准和维护是确保高质量产出的基础。广州激光器光刻

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。广州激光器光刻