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。中山MEMS材料刻蚀

显影速度:显影速率主要取决于使用的光刻胶和反转烘烤步骤的时间和温度。反转烘烤的温度越高、时间越长,光引发剂的热分解率就越高。在常规显影液中,显影速率>1um/min是比较常见的,但并不是每款胶都是这样的。底切结构的形成:过显的程度(光刻胶开始显影到显影完成的时间)对底切结构的形成有明显的影响。如图3所示,在充分显影后,随着显影时间的延长,底切的程度会表现更明显。对于实际应用中,建议30%的过度显影是个比较合适的节点:在高深宽比的应用中,必须注意,过度的底切结构有可能会导致光刻胶漂胶。足够的光刻胶厚度:在使用方向性比较好的镀膜方式中,镀膜材料的厚度甚至可以大于光刻胶的厚度。因为,蒸发的材料在空隙区域上缓慢地生长在一起,从而衬底上生长的材料形成一个下面大上面小的梯形截面结构。云南材料刻蚀加工厂商掩膜版中铬-石英版取得广泛应用。

涂胶工序是图形转换工艺中重要的步骤。涂胶的质量直接影响到所加工器件的缺陷密度。为了保证线宽的重复性和接下去的显影时间,同一个样品的胶厚均匀性和不同样品间的胶厚一致性不应超过±5nm(对于1.5um胶厚±0.3%)。光刻胶的目标厚度的确定主要考虑胶自身的化学特性以及所要复制图形中线条的及间隙的微细程度。太厚胶会导致边缘覆盖或连通、小丘或田亘状胶貌、使成品率下降。在MEMS中、胶厚(烤后)在0.5-2um之间,而对于特殊微结构制造,胶厚度有时希望1cm量级。在后者,旋转涂胶将被铸胶或等离子体胶聚合等方法取代。常规光刻胶涂布工序的优化需要考虑滴胶速度、滴胶量、转速、环境温度和湿度等,这些因素的稳定性很重要。根据性质的不一样,光刻胶可以分为正胶和负胶。在工艺发展的早期,负胶一直在光刻工艺中占主导地位,随着VLSIIC和2~5微米图形尺寸的出现,负胶已不能满足要求。随后出现了正胶,但正胶的缺点是粘结能力差。
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。光刻对准技术是曝光前一个重要步骤作为光刻的三大主要技术之一。

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。TMAH稀溶液在光刻中普遍用于光刻胶的显影。图形光刻代工
光刻过程中的掩模版误差必须严格控制在纳米级。中山MEMS材料刻蚀
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。中山MEMS材料刻蚀