光刻技术有哪些分类

光刻技术是将二维图案转印到平坦基板上的方法。可以通过以下两种基本方法来实现图案化：直接写入图案，或通过掩模版/印章转移图案。设定的图案可以帮助生成衬底上的特征，或者可以由沉积的图案形成特征。

通过计算机辅助设计（CAD）定义图案模式。多数情况下，这些特征是使用抗蚀剂形成的，可以使用光（使用光致抗蚀剂），电子束（使用电子束抗蚀剂）或通过物理压印（不需要抗蚀剂，也叫纳米压印）来定义图案特征。图案的特征可以被转移到一个基板，再进行蚀刻，电镀或剥离。

1.     技术领域

根据所需的特征，有几种不同的光刻方法。最常见的类型是紫外光光刻和电子束光刻，还有软光刻和直接成像光刻。

下表比较了我们可用的一些常见光刻方法。表中，整片处理是指能够一次对整个样品进行图案化的能力；写入方式描述了材料是如何形成图案，例如通过紫外光、电子束、或直接机械接触进行压印等。

          表1  常见的光刻技术类型                                      

图1  EVG无掩模光刻技术

2. 光学光刻

在光学光刻中，光致抗蚀剂通过光掩模用紫外光曝光。此方法可以图案化多种基底材料，但分辨率有限。为了获得更高的分辨率，使用了较短波长的光（G线435.8nm，H线404.7nm，I线265.4nm）。我们的接触光刻机属于这种光学光刻系统。利用我们提供的系统，最小特征约为0.8µm，最小对准公差约为0.5µm。

3. 电子束光刻

代替在光学光刻中使用光源，电子束光刻利用电子束在样品上生成图案。由于波长短得多，因此我们可以实现更高的分辨率；但是，由于它是单个电子束写入样品，因此在样品上生成图案所需的时间更长。使用标准抗蚀剂，电子束工具可以实现最小7 nm的特征以及1 nm的对准公差。这是一种直写光刻技术。

4. 软光刻

这将使用预先生成的模具作为基础来创建三维结构。将诸如聚二甲基硅氧烷（PDMS）之类的软材料倒入模具中并固化。当它从表面剥离时，它保持了阴模的状态。PDMS材料通常附着到另一层，例如玻璃或另一层PDMS。软光刻通常与较大的特征器件相关联。具有20至5000 µm范围内的特征的微流体系统通常是使用软光刻技术生产的。另外，我们的用户通过称为纳米压印光刻的技术来生产纳米结构。

5. 直接成像光刻

如果图案仅将被使用一次，则直接产生比在模板上产生用于在样品上产生图案的掩模更为经济。直接成像写入可用于创建光刻掩模，还可以用于生成不同的高度或灰度特征。我们也可以使用设备进行直接光刻。

我们的无掩模光刻设备使用的是直接成像光刻技术。使用我们的无掩模光刻系统，我们可以实现最小2µm的特征和0.5µm的对准公差。

6. 应用领域

平版印刷术（即光刻）用于在用户不希望影响其整个样品的工艺步骤（主要是沉积或蚀刻）之前对样品进行构图。在蚀刻之前，使用光刻技术来形成抗蚀剂保护层，该保护层仅将材料保留在存在抗蚀剂的位置（负图案）。在使用沉积光刻进行剥离之前，在沉积之后剥离抗蚀剂，仅留下没有抗蚀剂的材料（正图案）。

7. 典型过程

1）从干净的基材和掩模版开始。如果掩模或基板上有颗粒，则可能导致抗蚀剂覆盖率不均匀，从而导致许多器件出现错误。

2）脱水烘烤样品。这样可以清除表面上的水分，并改善与表面的附着力。通常，当表面仍然有水分时，抗蚀剂会在烘烤过程中起泡。

3）旋涂抗蚀剂（通常在预涂助粘剂之后）。这需要均匀地涂覆表面，否则曝光将不一致。

4）软烘烤抗蚀剂，这会将抗蚀剂中的溶剂清除掉。过多的软烘烤会降低抗蚀剂的灵敏度。

5）曝光抗蚀剂（请参阅前面的部分）

6）在某些抗蚀剂中，需要后曝光烘烤（PEB）。这将使酸在抗蚀剂中分布，从而破坏键。这样可以使抗蚀剂的侧壁轮廓更直。

7）显影抗蚀剂。显影剂的类型取决于抗蚀剂和基底。与手动方法相比，自动显影系统将具有更好的重现性。

8）有些抗蚀剂需要硬烤，而另一些则不需要。确保您遵循所使用抗蚀剂的推荐做法。

8. 主要参数

8.1 特征尺寸

这通常称为最小特征尺寸或关键尺寸（CD），这是设计的最小部分。可实现的CD取决于您使用的光刻类型以及要在其上构图的表面的结构。

8.2 对准

对准是指两层彼此对准，在许多设计中非常重要。良好的设计在创建设计时会考虑对准偏差的情况，以确保在两层未完quan对准的情况下设备仍能正常工作。

图2  EVG掩模对准机

8.3 图案复制

图案再现是指该图案将被再现多少次。这是一次性图案吗？如果是这样，您可以直接在表面上书写图案。但是，如果需要将其复制数千次，则直接写入效率很低，而使用用于生成图案的掩模或模具效率更高。

8.4 抗蚀膜厚度

膜厚是指抗蚀剂层的厚度。通常，这可以在Thetametrisis膜厚仪上测量，以微米或埃为单位。抗蚀剂层的厚度取决于在抗蚀剂上旋转的速度、加速度。时间及抗蚀剂的种类及型号。

图3  Thetametrisis膜厚仪

8.5 可选择性

选择性是指不同材料在刻蚀时反应速度的比较。如果要通过蚀刻工艺进行平版印刷，则需要考虑选择性来确定薄膜厚度。如果抗蚀剂的蚀刻速率与基材的蚀刻速率相似，则您的工艺选择性低，您将需要更大的膜厚。

选择性也用于显影工艺。如果曝光的抗蚀剂的显影速度比未曝光的抗蚀剂高得多，那么您的选择性就很高。显影的选择性可以帮助您确定显影时间。

9. 用料

9.1 光刻胶

抗蚀剂是悬浮在溶剂中的聚合物。根据抗蚀剂的类型，可以使用紫外线或电子束选择性地将其除去。可以将所有抗蚀剂大致分为正抗蚀剂或负抗蚀剂，最常见的是正抗蚀剂。在正性抗蚀剂中，在显影抗蚀剂后将暴露的区域除去。在负性抗蚀剂中，在显影抗蚀剂后仍保留了暴露的区域。

不同类型的光刻使用不同类型的抗蚀剂，因此您需要检查哪种抗蚀剂适合您的工艺。

9.2 显影剂

显影剂是用于在曝光后蚀刻掉光致抗蚀剂的基础。几种常用的显影剂：AZ 726，AZ 300，AZ 400K，MF 319和Microposit Developer。可以在不同的设备上使用显影剂。需要检查每个设备是否允许或允许哪些显影剂。

9.3 掩模版

掩模版用于在曝光期间阻挡光线，因此仅曝光所需图案内的光刻胶。如果在多个样本中需要相同的图案，这将很有用。掩模是具有一层铬和一层光刻胶的玻璃或熔融石英衬底。光刻胶以所需的图案曝光，然后显影。之后，使用铬蚀刻在掩模中生成设置好的图案。