双面镀膜光刻是针对硅及其它半导体基片发展起来的加工技术。在基片两面制作光刻图样并且实现映射对准曝光,如果图样不是轴向对称的,往往需要事先设计图样成镜像关系的两块掩模板,每块掩模板用于基片一个表面的曝光,加工设备的高精度掩模—基片对准技术是关键。对于玻璃基片,设计对准标记并充分利用其透明属性,可以方便对准操作,提高对准精度。光学玻璃基片,表面光洁度不如晶圆,需要事先经过光学抛光的工艺处理。玻璃基片的透光性是个可利用的属性,物镜可以直接透过基片看到掩模板的对准标记。数字显微镜可以不断变焦观察掩模板和基片的对准情形,不再以关联物镜参照系的数字存储图像为基准,则调焦引起的物镜抖动对于对准精度不再发生作用。这就是玻璃基片的透明属性带来的好处。光刻间的照明光为黄光。珠海数字光刻

泛曝光是在不使用掩膜的曝光过程,会对未暴露的光刻胶区域进行曝光,从而可以在后续的显影过程被溶解显影。为了使光刻胶轮廓延伸到衬底,(衬底附近)光刻胶区域也应获得足够的曝光剂量。泛曝光的剂量过大并不会影响后续的工艺过程,因为曝光区域的光刻胶在反转烘烤过程中已经不再感光。因此,我们建议泛曝光的剂量至少是在正胶工艺模式下曝光相同厚度的光刻胶胶膜所需要剂量的两到三倍。特别是在厚胶的情况下(>3um胶厚),在泛曝光时下面这些情况也要考虑同样的事情,这也与后正胶的曝光相关:由于光刻胶在反转烘烤步骤后是不含水分,而DNQ基光刻胶的曝光过程是需要水的,因此在泛曝光前光刻胶也需时间进行再吸水过程。由于泛曝光的曝光剂量较大,曝光过程中氮的释放可能导致气泡或裂纹的形成。山西激光器光刻光刻工艺中的干湿法清洗各有优劣。

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。
曝光后烘烤是化学放大胶工艺中很关键,也是反应机理很复杂的一道工序。后烘过程中,化学放大胶内存在多种反应机制,情况复杂并相互影响。例如各反应基团的扩散,蒸发将导致抗蚀刑的组成分布梯度变化:基质树脂中的去保护基团会引起胶膜体积增加但当烘烤温度达到光刻胶的玻璃化温度时基质树脂又并始变得稠密两者同时又都会影响胶膜中酸的扩散,且影响作用相反。这众多的反应机制都将影响到曝光图形,因此烘烤的温度、时间和曝光与烘烤之间停留的时间间隔都是影响曝光图形线宽的重要因素。下一代光刻技术将探索更多光源类型和图案化方法。

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。氧等离子普遍用于光刻胶去除。北京曝光光刻
刻胶显影完成后,图形就基本确定,不过还需要使光刻胶的性质更为稳定。珠海数字光刻
当图形尺寸大于3μm时,湿法刻蚀广用于半导体生产的图形化过程。湿法刻蚀具有非常好的选择性和高刻蚀速率,这根据刻蚀剂的温度和厚度而定。比如,氢氟酸(HF)刻蚀二氧化硅的速度很快,但如果单独使用却很难刻蚀硅。因此在使用氢氟酸刻蚀硅晶圆上的二氧化硅层时,硅衬底就能获得很高的选择性。相对于干法刻蚀,湿法刻蚀的设备便宜很多,因为它不需要真空、射频和气体输送等系统。然而当图形尺寸缩小到3μm以下时,由于湿法刻蚀为等向性刻蚀轮廓(见图2),因此继续使用湿法刻蚀作为图形化刻蚀就变得非常困难,利用湿法刻蚀处理图形尺寸小于3μm的密集图形是不可能的。由于等离子体刻蚀具有非等向性刻蚀轮廓,在更精密的图形化刻蚀中,等离子体刻蚀就逐渐取代了湿法刻蚀。湿法刻蚀因高选择性被用于剥除晶圆表面的整面全区薄膜。珠海数字光刻