曝光后烘烤是化学放大胶工艺中很关键,也是反应机理很复杂的一道工序。后烘过程中,化学放大胶内存在多种反应机制,情况复杂并相互影响。例如各反应基团的扩散,蒸发将导致抗蚀刑的组成分布梯度变化:基质树脂中的去保护基团会引起胶膜体积增加但当烘烤温度达到光刻胶的玻璃化温度时基质树脂又并始变得稠密两者同时又都会影响胶膜中酸的扩散,且影响作用相反。这众多的反应机制都将影响到曝光图形,因此烘烤的温度、时间和曝光与烘烤之间停留的时间间隔都是影响曝光图形线宽的重要因素。实时图像分析有助于监测光刻过程的质量。北京图形光刻

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。黑龙江光刻加工精确控制光刻环境是确保产品一致性的关键。

现有光刻主要利用的是光刻胶中光敏分子的单光子吸收效应所诱导的光化学反应。光敏分子吸收一个能量大于其比较低跃迁能级的光子,从基态跃迁到激发态,经过电子态之间的转移生成活性种,诱发光聚合、光分解等化学反应,使光刻胶溶解特性发生改变。光刻分辨率的物理极限与光源波长和光刻物镜数值孔径呈线性关系,提高光刻分辨率主要通过缩短光刻光源波长来实现。尽管使用的光刻光源波长从可见光(G线,436nm)缩短到紫外(Ⅰ线,365nm)、深紫外(KrF,248nm;ArF,193nm)甚至极紫外(EUV,13.5nm)波段,由于光学衍射极限的限制,其分辨率极限在半个波长左右。
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。光刻胶的粘度决定了光刻胶的厚度范围。

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。光刻过程中需避免光线的衍射和散射。紫外光刻技术
光刻胶的固化过程需要精确控制温度和时间。北京图形光刻
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。北京图形光刻