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。自动化光刻设备大幅提高了生产效率和精度。广州微纳加工平台

双面对准光刻机采用底部对准(BSA)技术,能实现“双面对准,单面曝光”。该设备对准精度高,适用于大直径基片。在对准过程中,图形处理技术起到了至关重要的作用。其基本工作原理是将CCD摄像头采集得到的连续模拟图像信号经图像采集卡模块的D/A转换,变为数字图像信号,然后再由图像处理模块完成对数字图像信号的运算处理,这主要包括图像预处理、图像的分割、匹配等算法的实现。为有效提取对准标记的边缘,对获取的标记图像通常要进行预处理以便提取出图像中标记的边缘,这包括:减小和滤除图像中的噪声,增强图像的边缘等。光刻胶根据其感光树脂的化学结构也可以分为光交联性、光聚合型、光分解型和化学放大型。北京光刻工艺精确的化学机械抛光(CMP)是光刻后的必要步骤。

电子束曝光指使用电子束在表面上制造图样的工艺,是光刻技术的延伸应用。它的特点是分辨率高、图形产生与修改容易、制作周期短。它可分为扫描曝光和投影曝光两大类,其中扫描曝光系统是电子束在工件面上扫描直接产生图形,分辨率高,生产率低。投影曝光系统实为电子束图形复印系统,它将掩模图形产生的电子像按原尺寸或缩小后复印到工件上,因此不仅保持了高分辨率,而且提高了生产率。电子束曝光系统一般包括如下配件:电子束源:热电子发射和场发射、电磁透镜系统、Stage系统、真空系统、控制系统。通常来说,电子束的束斑大小决定了曝光设计线宽,设计线宽应至少为束斑的3倍以上。由于电子束的束斑大小和束流大小、光阑大小等直接的相关,而束流大小、步距等又决定了曝光时间的长短。因此,工作时需要综合考虑决定采用的束流及工作模式。
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,通过控制聚焦电子束(光束)移动书写图案进行曝光,具有比较高的曝光精度,但这两种方法制作效率极低,尤其在大面积制作方面捉襟见肘,目前直写光刻技术适用于小面积的微纳结构制作。近年来,三维浮雕微纳结构的需求越来越大,如闪耀光栅、菲涅尔透镜、多台阶微光学元件等。据悉,某公司新上市的手机产品中人脸识别模块就采用了多台阶微光学元件,以及当下如火如荼的无人驾驶技术中激光雷达光学系统也用到了复杂的微光学元件。这类精密的微纳结构光学元件需采用灰度光刻技术进行制作。直写技术,通过在光束移动过程中进行相应的曝光能量调节,可以实现良好的灰度光刻能力。二氧化硅的湿法刻蚀通常使用HF。

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。光刻胶的粘度决定了光刻胶的厚度范围。山西GaN材料刻蚀
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。广州微纳加工平台
随着半导体工艺的不断进步,光刻机的光源类型也在不断发展。从传统的汞灯到现代的激光器、等离子体光源和极紫外光源,每种光源都有其独特的优点和适用场景。汞灯作为传统的光刻机光源,具有成本低、易于获取和使用等优点。然而,其光谱范围较窄,无法满足一些特定的制程要求。相比之下,激光器具有高亮度、可调谐等特点,能够满足更高要求的光刻制程。此外,等离子体光源则拥有宽波长范围、较高功率等特性,可以提供更大的光刻能量。极紫外光源(EUV)作为新一代光刻技术,具有高分辨率、低能量消耗和低污染等优点。然而,EUV光源的制造和维护成本较高,且对工艺环境要求苛刻。因此,在选择光源类型时,需要根据具体的工艺需求和成本预算进行权衡!广州微纳加工平台