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光刻工艺光刻是用光刻胶、掩模和紫外光进行微制造 ,工艺如下 :(a)仔细地将基片洗净;(b)在干净的基片表面镀上一层阻挡层 ,例如铬、二氧化硅、氮化硅等;(c) 再用甩胶机在阻挡层上均匀地甩上一层几百 A厚的光敏材料——光刻胶。光刻胶的实际厚度与它的粘度有关 ,并与甩胶机的旋转速度的平方根成反比;(d) 在光掩模上制备所需的通道图案。将光掩模复盖在基片上,用紫外光照射涂有光刻胶的基片,光刻胶发生光化学反应;(e)用光刻胶配套显影液通过显影的化学方法除去经曝光的光刻胶。这样,可用制版的方法将底片上的二维几何图形精确地复制到光刻胶层上;(f) 烘干后 ,利用未曝光的光刻胶的保护作用 ,采用化学腐蚀的方法在阻挡层上精确腐蚀出底片上平面二维图形。掩模制备用光刻的方法加工微流控芯片时 ,必须首先制造光刻掩模。对掩模有如下要求:a.掩模的图形区和非图形区对光线的吸收或透射的反差要尽量大;b.掩模的缺陷如针孔、断条、桥连、脏点和线条的凹凸等要尽量少;c.掩模的图形精度要高。通常用于大规模集成电路的光刻掩模材料有涂有光胶的镀铬玻璃板或石英板。用计算机制图系统将掩模图形转化为数据文件,再通过专用接口电路控制图形发生器中的爆光光源、可变光阑、工作台和镜头,在掩模材料上刻出所需的图形。但由于设备昂贵,国内一般科研单位需通过外协解决,延迟了研究周期。由于微流控芯片的分辨率远低于大规模集成电路的要求,近来有报道使用简单的方法和设备制备掩模,用微机通过CAD软件将设计微通道的结构图转化为图象文件后,用高分辨率的打印机将图象打印到透明薄膜上,此透明薄膜可作为光刻用的掩模,基本能满足微流控分析芯片对掩模的要求。湿法刻蚀在光刻过的基片上可通过湿刻和干刻等方法将阻挡层上的平面二维图形加工成具有一定深度的立体结构。近年来,使用湿法刻蚀微细加工的报道较多,适用于硅、玻璃和石英等可被化学试剂腐蚀的基片。已广泛地用于电泳和色谱分离。湿法刻蚀的程序为 :(a) 利用阻挡层的保护作用,使用适当的蚀刻剂在基片上刻蚀所需的通道 ;(b) 刻蚀结束后 ,除去光胶和阻挡层,即可在基片上得到所需构型的微通道;(c)在基片的适当位置(一般为微通道的端头处)打孔,作为试剂、试样及缓冲液蓄池。刻有微通道的基片和相同材质的盖片清洗后,在适当的条件下键合在一起就得到微流控分析芯片。玻璃和石英湿法刻蚀时,只有含氢氟酸的蚀刻剂可用,如HF/HNO3,HF/ NH4。由于刻蚀发生在暴露的玻璃表面上,因此,通道刻的越深,通道二壁的不平行度越大 ,导至通道上宽下窄。这一现象限制了用湿法在玻璃上刻蚀高深宽比的通道。等离子体刻蚀等离子体刻蚀是一种以化学反应为主的干法刻蚀工艺,刻蚀气体分子在高频电场作用下,产生等离子体。等离子体中的游离基化学性质十分活泼,利用它和被刻蚀材料之间的化学反应,达到刻蚀微流控芯片的目的。等离子体刻蚀已应用于玻璃、石英和硅材料上加工微流控芯片 , 如石英毛细管电泳和色谱微芯片。先在石英基片上涂上一层正光胶 (爆光后脱落的光胶),低温烘干后,放置好掩模,用紫外光照射后显影,在光胶上会产生微结构的图象。然后用活性CHF3等离子体刻蚀石英基片 ,基片上无光胶处会产生一定的深度通道或微结构。这样可产生高深宽比的微结构。近来,也有将等离子体刻蚀用于加工聚合物上的微通道的报道。http://www.whchip.com/upload/201610/1477271936108203.jpg
[align=center][url=https://www.instrument.com.cn/webinar/meetings/maskaligner2022/][img=半导体光刻技术、表征及应用,690,151]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2022/06/202206101008215213_1293_3295121_3.jpg!w690x151.jpg[/img][/url][/align][img]https://simg.instrument.com.cn/bbs/images/brow/em20.gif[/img]半导体光刻技术、表征及应用,6月16日开播!1、陈宝钦(中国科学院微电子研究所 研究员):先进光刻技术与电子束光刻技术2、蔡麒(沃特世科技(上海)有限公司 大中华区材料科学市场部高级经理):色谱质谱在光刻材料品控、杂质分析、溯源中的应用3、陈兰(工业和信息化部电子第五研究所 工程师):材料微区分析技术及在半导体领域的应用4、牛平月(电子工业出版社有限公司 集成电路事业部主任/副编审):知识服务赋能集成电路产业发展[img]file:///C:/Users/liuyw/AppData/Local/Temp/2e5be833-dbc5-4323-be37-ffe9b6190d45.png[/img]免费抢位:[url]https://www.instrument.com.cn/webinar/meetings/maskaligner2022/[/url]
光刻加工工艺中为了图形转移,辐照必须作用在光刻胶上,通过改变光刻胶材料的性质,使得在完成光刻工艺后,光刻版图形被复制在圆片的表面。而加工前,如何选用光刻胶在很大程度上已经决定了光刻的精度。尽管正性胶的分辨力是最好的,但实际应用中由于加工类型、加工要求、加工成本的考虑,需要对光刻胶进行合理的选择。 划分光刻胶的一个基本的类别是它的极性。光刻胶在曝光之后,被浸入显影溶液中。在显影过程中,正性光刻胶曝过光的区域溶解得要快得多。理想情况下,未曝光的区域保持不变。负性光刻胶正好相反,在显影剂中未曝光的区域将溶解,而曝光的区域被保留。正性胶的分辨力往往是最好的,因此在IC制造中的应用更为普及,但MEMS系统中,由于加工要求相对较低,光刻胶需求量大,负性胶仍有应用市场。 光刻胶必须满足几个硬性指标要求:高灵敏度,高对比度,好的蚀刻阻抗性,高分辨力,易于处理,高纯度,长寿命周期,低溶解度,低成本和比较高的玻璃化转换温度(Tg)。主要的两个性能是灵敏度和分辨力。大多数光刻胶是无定向的聚合体。当温度高于玻璃化转换温度,聚合体中相当多的链条片以分子运动形式出现,因此呈粘性流动。当温度低于玻璃化转换温度,链条片段的分子运动停止,聚合体表现为玻璃而不是橡胶。当Tg低于室温,胶视为橡胶。当Tg高于室温,胶被视为玻璃。由于温度高于Tg时,聚合体流动容易,于是加热胶至它的玻璃转化温度一段时间进行退火处理,可达到更稳定的能量状态。在橡胶状态,溶剂可以容易从聚合体中去除,如软烘培胶工艺。但此时胶的工作环境需要格外关注,当软化胶温度大于Tg时,它容易除去溶剂,但也容易混入各种杂质。一般来说,结晶的聚合体不会用来作为胶,因为结晶片的构成阻止均一的各向同性的薄膜的形成。 感光胶的主要成分是树脂或基体材料、感光化合物以及可控制光刻胶机械性能并使其保持液体状态的溶剂。树脂在曝光过程中改变分子结构。感光化合物控制树脂定相的化学反应速度。溶剂使得胶能在圆片上旋转擦敷并形成薄瞙。没有感光化合物的光刻胶称为单成分胶或单成分系统,有一种感光剂的情形下,称为二成分系统。因为溶剂和其他添加物不与胶的感光反应发生直接关系,它们不计入胶的成分。 在曝光过程中,正性胶通过感光化学反应,切断树脂聚合体主链和从链之间的联系,达到削弱聚合体的目的,所以曝光后的光刻胶在随后显影处理中溶解度升高。曝光后的光刻胶溶解速度几乎是未曝光的光刻胶溶解速度的10倍。而负性胶,在感光反应过程中主链的随机十字链接更为紧密,并且从链下坠物增长,所以聚合体的溶解度降低。见正性胶在曝光区间显影,负性胶则相反。负性胶由于曝光区间得到保留,漫射形成的轮廓使显影后的图像为上宽下窄的图像,而正性胶相反,为下宽上窄的图像。微流控芯片刻蚀如何选择光刻胶呢?一般来说线宽的用正胶,线窄的用负胶! 相对而言,正性光刻胶比负性的精度要高,负胶显影后图形有涨缩,负性胶限制在2~3μm.,而正性胶的分辨力优于0.5μm 导致影响精度,正性胶则无这方面的影响。虽然使用更薄的胶层厚度可以改善负性胶的分辨率,但是薄负性胶会影响针孔。同种厚度的正负胶,在对于抗湿法和腐蚀性方面负胶更胜一筹,正胶难以企及。汶颢科技提供AZ、SU_8、及其他系类光刻胶的供应与技术参数。注意事项:①若腐蚀液为碱性,则不宜用正性光刻胶;②看光刻机型式,若是投影方式,用常规负胶时氮气环境可能会有些问题③负性胶价格成本低,正性胶较贵;④工艺方面:负性胶能很好地获得单根线,而正性胶可获得孤立的洞和槽;⑤健康方面:负性胶为有机溶液处理,不利于环境;正性胶属于水溶液,对健康、环境无害。