第一講：紫外光刻技術(shù)

自我介紹付紹軍國家同步輻射實驗室電話：3602013，電子信箱:sjfu@

研究方向:衍射光學(xué)與技術(shù)短波光學(xué)超微細加工技術(shù)機器部實驗部辦公室國家同步輻射實驗室光電子能譜實驗站軟X射線MCD實驗站衍射光學(xué)元件精密加工實驗室﹒﹒﹒﹒﹒﹒主要研究工作一.同步輻射衍射光柵研制

1.真空紫外球面閃耀光柵（燃燒光束線）

2.真空紫外球面Laminar光柵（燃燒光束線）

3.真空紫外柱面Laminar光柵（真空紫外圓二色線）

4.軟X射線球面Laminar光柵（光電子能譜線）主要研究工作二.與國防建設(shè)有關(guān)的衍射光柵研制

1.高線密度軟X射線透射光柵研制（ICF診斷）

2.軟X射線Mach-Zehnder干涉儀用閃耀光柵（X射線激光）

3.空間位置傳感器用變間距光柵（飛機姿態(tài)閉環(huán)控制）

4.X射線莫爾光柵（X射線激光）

5.大口徑衍射光學(xué)元件研制（863專項）脈寬壓縮光柵光束采樣光柵諧波分離光柵束勻滑位相片主要研究工作三.其它國家縱向課題1.中科院知識創(chuàng)新工程項目“像差校正光柵的設(shè)計、制作和性能評價”2.國家自然科學(xué)重點基金“同步輻射軟X射線偏振測量基礎(chǔ)技術(shù)研究”3.國家自然科學(xué)基金“變線密度光柵的研制和檢測”4.國家自然科學(xué)基金“高線密度自支撐透射光柵超微細加工技術(shù)研究”5.國家自然科學(xué)基金“探索變間距全息光柵新的研制及檢測方法”6.國家自然科學(xué)基金“X射線激光干涉儀用分束光柵研制”原子力顯微鏡臺階儀微細加工技術(shù)半導(dǎo)體技術(shù)超大規(guī)模集成電路技術(shù)微電子技術(shù)微米技術(shù)亞微米技術(shù)納米技術(shù)從加工尺度上分類微細加工技術(shù)從加工方法上分類：．．．．．．．．．．．．．．．．．．“三束”技術(shù):光子束技術(shù)

電子束技術(shù)

離子束技術(shù)本人講授的內(nèi)容

光子束技術(shù)

離子束技術(shù)

應(yīng)用實例（衍射光柵制作技術(shù)）

其它內(nèi)容由沈連婠教授和田揚超教授講授光子束技術(shù)紫外光刻光學(xué)光刻極紫外光刻

(圖形復(fù)制技術(shù))X射線光刻

第一講紫外光刻技術(shù)一．基本概念1．光刻（lithography）—圖形轉(zhuǎn)移技術(shù)光透過掩模版（要加工的圖形），照射在涂有光刻膠（光致抗蝕劑）的被加工材料表面上，利用光刻膠的感光性和抗蝕性，經(jīng)過化學(xué)顯影，制作出與掩模版圖形一致的光刻膠圖形（正膠情況）。光刻是復(fù)制微細圖形的最有效手段之一，是制作超大規(guī)模集成電路芯片的核心技術(shù)。圖形轉(zhuǎn)移過程Thelayerofresistisexposedinspecificareasthroughamask.Developmentwashesawayexposedresist.Intheadditiveprocess,materialisdepositedthroughtheholesintheresist.Forasubtractiveprocess,materialisremovedbyionmillingthroughtheholesintheresist.Inthefinalstep,resistisremoved.substratephotoresistUVLightmaskExposureDevelopingIonMillingFinishedProductFinishedProductAdditiveSubtractiveDeposition2．掩模版

把要加工的圖形制作成透光襯底上的金屬膜（吸收體）圖形，即為掩模。

襯底圖形圖17.紫外光刻掩模對不同的曝光光源，掩模的襯底和吸收體材料不一樣！紫外光刻掩模的襯底一般是石英材料，吸收體為金屬鉻。3.光刻膠

光刻膠是一種對某些波長感光靈敏的記錄材料。曝光后的光刻膠，經(jīng)顯影后形成浮雕圖形。

光刻膠的分類：

紫外光刻膠

按光源分類X射線光刻膠

電子束膠

正膠

按性能分類：

負膠正膠----曝光時，受光照的部分，光刻膠與光起光化學(xué)反應(yīng)，使光刻膠的大分子鏈斷裂，顯影時容易溶于顯影液。顯影后的光刻膠圖形與掩模版一致。負膠----曝光時，受光照的部分，光刻膠與光起交聯(lián)反應(yīng)，使光刻膠的分子連接起來，顯影時未曝光的部分易溶于顯影液。顯影后的光刻膠圖形與掩模版圖形相反。掩模版光刻膠

基片正膠圖形負膠圖形圖18.顯影后的正負光刻膠圖形光刻膠的特點：

正膠----分辨率較高，感光靈敏度低

負膠----分辨率較差，感光靈敏度高4.g線和i線g線和I線是IC工藝的術(shù)語，指曝光光源的波長。

g線----0.436umi線----0.365um5.曝光量曝光量（或劑量）：mJ/cm2三．光刻工藝流程（以正膠為例）光刻工藝示意圖（正膠、接觸式）（1）基片清潔處理（2）涂光刻膠（3）前烘（4）曝光（5）顯影（6）堅膜（后烘）紫外光束前烘溫度與顯影速率之間的關(guān)系由上向下加熱由下向上加熱熱板更適合生產(chǎn)線！可以看出兩者之間的光刻分辨率的差別！樣品采用真空吸附固定；掩模固定，三維調(diào)節(jié)樣品以保證對準。制作微透鏡的有效方法1.接觸式曝光技術(shù)

接觸式曝光技術(shù)是傳統(tǒng)的曝光技術(shù)。曝光時，采用加壓或真空吸附使掩模版與基片緊密接觸。

優(yōu)點：分辨率較高

缺點：容易損傷掩模和光刻膠圖形2．接近式曝光技術(shù)

為了克服接觸式曝光容易損傷掩模的缺點，使掩模與基片保持一定間隙，一般10μm左右。

實際上由于掩模和基片都有一定的面形誤差，不可能是理想的平面，在接觸式曝光中掩模與基片總有一定間隙。3.投影式曝光技術(shù)

投影式曝光技術(shù)是將掩模圖形通過光學(xué)系統(tǒng)投影到基片上，掩模離基片數(shù)厘米遠。投影方式：1：1投影縮小投影投影曝光時，掩模與基片同步移動，經(jīng)過多次分布重復(fù)把整個基片曝光完畢，因此也稱為分布重復(fù)投影曝光或步進縮小投影曝光?？s小倍數(shù)：2.5,5,1