光刻工艺是利用光敏的抗蚀涂层发生光化学反应,结合腐蚀方法在各种薄膜或硅上制备出符合要求的图形,以实现制作各种电路元件,形成金属电极和布线或表面钝化的目的。光刻是加工制造集成电路结构以及微结构的关键工艺之一,是MEMS制造工艺中不可缺少的步骤。
光刻三要素:光刻胶,掩膜版和光刻机。光刻胶室友光敏化合物,树脂等组成的胶状液体。光刻胶受到特定波长的光线作用后,发生化学变化,是光刻胶在特定溶液中溶解特性改变。光刻胶分为正胶和负胶。
正胶特点:
PMMA(聚甲基丙烯酸甲酯)光刻胶;
由重氮醌酯DQ和酚醛树脂N两部分组成的DNQ;
分辨率高,在超大规模集成电路中,一般采用正胶。
负胶特点:
两种组成部分的芳基氮化物橡胶光刻胶;
分辨率差,适于加工现款≥3μm的线条;粘附力强,耐腐蚀,容易使用,价格便宜,是常用的光刻胶。
正胶:曝光后可溶负胶:曝光后不可溶
光刻胶的性能指标
1.分辨率:分辨率是指用某种光刻胶光刻时所能得到的小尺寸
2.灵敏度:光刻胶的感光灵敏度反映了光刻胶感光所必须的照射量
3.粘附性:光刻胶与衬底之间粘附的牢固程度
4.稳定性:要求光刻胶在室温和避光情况下加入了增感剂也不发生暗反应,在烘干燥时不发生热交联。
5.留膜率:指曝光显影后的非溶性胶膜厚度与曝光前胶膜厚度之比
此外,还要求光刻胶膜要有一定的抗腐蚀性。
几种常见的光刻方法
接近式曝光:在硅片和掩膜版之间有一个很小的间隙(10~25μm),可以大大减少掩膜版的损伤,分辨率低
接触式光刻:分辨率较高,容易造成掩膜版和光刻胶膜的损伤。
投影式曝光:利用透镜或反射镜将掩膜版上的图形投影到衬底上
随着技术的发展,光刻工艺不断进步,出现了电子束光刻、离子束光刻、X射线光刻和微粒体光刻成型技术。