真空技術的重要應用:詳解光刻技術的原理

2019-12-20 傳感器技術 iVacuum真空聚焦

  光(guang)刻是集成(cheng)電路最(zui)重要的(de)(de)(de)加工(gong)工(gong)藝(yi),他(ta)的(de)(de)(de)作用,如(ru)同金工(gong)車(che)間(jian)中車(che)床的(de)(de)(de)作用。在(zai)整個(ge)芯(xin)片制(zhi)造工(gong)藝(yi)中,幾乎(hu)每個(ge)工(gong)藝(yi)的(de)(de)(de)實(shi)施(shi),都離不開光(guang)刻的(de)(de)(de)技(ji)術(shu)。光(guang)刻也是制(zhi)造芯(xin)片的(de)(de)(de)最(zui)關(guan)鍵(jian)技(ji)術(shu),他(ta)占芯(xin)片制(zhi)造成(cheng)本的(de)(de)(de)35%以上。在(zai)如(ru)今的(de)(de)(de)科(ke)技(ji)與社會發(fa)展中,光(guang)刻技(ji)術(shu)的(de)(de)(de)增長,直接(jie)關(guan)系到大(da)型(xing)計算(suan)機的(de)(de)(de)運作等高科(ke)技(ji)領域。

光刻技術

  光刻(ke)技術與(yu)我(wo)們(men)的(de)(de)生(sheng)活息(xi)息(xi)相關,我(wo)們(men)用的(de)(de)手機,電腦(nao)等各種(zhong)各樣(yang)的(de)(de)電子產(chan)品,里面的(de)(de)芯片制(zhi)作離不開光刻(ke)技術。如今的(de)(de)世界是一個信息(xi)社(she)會,各種(zhong)各樣(yang)的(de)(de)信息(xi)流(liu)在世界流(liu)動(dong)。而光刻(ke)技術是保證制(zhi)造(zao)承載(zai)信息(xi)的(de)(de)載(zai)體。在社(she)會上擁有不可替代的(de)(de)作用。

光刻技術的原理

  光(guang)(guang)(guang)(guang)刻就(jiu)是把芯片制作所(suo)需要(yao)的(de)(de)線路(lu)(lu)與功能區做出(chu)來。利用(yong)光(guang)(guang)(guang)(guang)刻機(ji)發出(chu)的(de)(de)光(guang)(guang)(guang)(guang)通過具有(you)圖形(xing)的(de)(de)光(guang)(guang)(guang)(guang)罩(zhao)對涂有(you)光(guang)(guang)(guang)(guang)刻膠的(de)(de)薄片曝光(guang)(guang)(guang)(guang),光(guang)(guang)(guang)(guang)刻膠見光(guang)(guang)(guang)(guang)后會發生性(xing)質變化,從而使光(guang)(guang)(guang)(guang)罩(zhao)上得圖形(xing)復印到薄片上,從而使薄片具有(you)電(dian)子線路(lu)(lu)圖的(de)(de)作用(yong)。這就(jiu)是光(guang)(guang)(guang)(guang)刻的(de)(de)作用(yong),類似照相(xiang)機(ji)照相(xiang)。照相(xiang)機(ji)拍攝的(de)(de)照片是印在底片上,而光(guang)(guang)(guang)(guang)刻刻的(de)(de)不(bu)是照片,而是電(dian)路(lu)(lu)圖和其(qi)他(ta)電(dian)子元(yuan)件。

光刻技術

  光(guang)刻(ke)技術(shu)是(shi)一種(zhong)精密的微細(xi)加工技術(shu)。常規(gui)光(guang)刻(ke)技術(shu)是(shi)采用波長為2000~4500埃的紫(zi)外光(guang)作為圖(tu)像信息(xi)載體,以光(guang)致(zhi)抗光(guang)刻(ke)技術(shu)蝕劑為中間(圖(tu)像記錄)媒(mei)介實(shi)現(xian)圖(tu)形的變換、轉移和(he)處理(li),最終把圖(tu)像信息(xi)傳(chuan)遞到晶(jing)片(主(zhu)要指硅片)或(huo)介質層上的一種(zhong)工藝(yi)。

  在廣義上,光(guang)刻包括光(guang)復印和刻蝕工藝兩個主要方面:

  1、光復印工藝:經曝(pu)光系(xi)統(tong)將預(yu)制在(zai)掩模版上(shang)的器件或電路圖形按所(suo)要求的位置,精確傳遞(di)到預(yu)涂(tu)在(zai)晶片(pian)表面或介(jie)質層(ceng)上(shang)的光致抗蝕劑薄層(ceng)上(shang)。

  2、刻(ke)蝕(shi)工藝(yi):利(li)用化學(xue)或(huo)物理方(fang)法,將(jiang)抗蝕(shi)劑(ji)薄(bo)層未掩蔽的晶(jing)片(pian)表面或(huo)介(jie)質層除去,從而(er)(er)在晶(jing)片(pian)表面或(huo)介(jie)質層上獲得與抗蝕(shi)劑(ji)薄(bo)層圖形完全一(yi)致的圖形。集成(cheng)電路各功能(neng)(neng)層是立體重疊的,因而(er)(er)光(guang)刻(ke)工藝(yi)總是多次(ci)反復(fu)進行。例(li)如,大規模集成(cheng)電路要經過約10次(ci)光(guang)刻(ke)才能(neng)(neng)完成(cheng)各層圖形的全部傳遞。

  光(guang)刻技術在(zai)狹義上,光(guang)刻工藝僅(jin)指光(guang)復印工藝。

光刻技術

光刻技術的發展

  1970年代,GCA開發(fa)出第一臺分布重(zhong)復投影曝光機,集成電路圖(tu)形(xing)線寬從1.5μm縮小到(dao)0.5μm節(jie)點。

  1980年代(dai)(dai),美(mei)國(guo)SVGL公(gong)司開發出第(di)一代(dai)(dai)步(bu)進掃描(miao)投影曝光(guang)機,集成電路圖形線(xian)寬從0.5μm縮小(xiao)到0.35μm節點。

  1990年代(dai),n1995年,Cano著手300mm晶圓(yuan)曝光(guang)機,推出EX3L和5L步進機;ASML推出FPA2500,193nm波長步進掃(sao)描曝光(guang)機。光(guang)學光(guang)刻分辨率到達70nm的“極限”。

光刻技術

  2000年以來(lai),在光學光刻技術(shu)(shu)(shu)努力突破(po)分(fen)辨率(lv)“極限(xian)”的同時,NGL正在研究,包括(kuo)極紫外(wai)線(xian)光刻技術(shu)(shu)(shu),電子束光刻技術(shu)(shu)(shu),X射線(xian)光刻技術(shu)(shu)(shu),納米壓(ya)印技術(shu)(shu)(shu)等。

光學光刻技術

  光(guang)(guang)學光(guang)(guang)刻是(shi)通(tong)過廣(guang)德(de)照(zhao)射(she)用投(tou)影方法將(jiang)掩模(mo)上(shang)的(de)(de)(de)(de)大規(gui)模(mo)集成(cheng)電路器(qi)件的(de)(de)(de)(de)結構圖(tu)形(xing)畫在涂有光(guang)(guang)刻膠的(de)(de)(de)(de)硅片上(shang),通(tong)過光(guang)(guang)的(de)(de)(de)(de)照(zhao)射(she),光(guang)(guang)刻膠的(de)(de)(de)(de)成(cheng)分(fen)發生化學反應,從而生成(cheng)電路圖(tu)。限(xian)制成(cheng)品所能獲得的(de)(de)(de)(de)最小尺寸與(yu)光(guang)(guang)刻系統(tong)能獲得的(de)(de)(de)(de)分(fen)辨率直(zhi)接相關(guan),而減小照(zhao)射(she)光(guang)(guang)源(yuan)(yuan)的(de)(de)(de)(de)波(bo)長是(shi)提高分(fen)辨率的(de)(de)(de)(de)最有效(xiao)途(tu)徑。因(yin)為這個原因(yin),開發新型短波(bo)長光(guang)(guang)源(yuan)(yuan)光(guang)(guang)刻機一直(zhi)是(shi)各(ge)個國家的(de)(de)(de)(de)研究熱(re)點(dian)。

  除(chu)此(ci)之外,根據(ju)光(guang)(guang)的(de)(de)干涉特性(xing),利(li)用各種波(bo)前技(ji)(ji)術(shu)優化工藝參數也是提高分(fen)辨率的(de)(de)重要手(shou)段。這些技(ji)(ji)術(shu)是運用電磁(ci)理論結合光(guang)(guang)刻實(shi)際(ji)對曝光(guang)(guang)成像(xiang)進行深入的(de)(de)分(fen)析(xi)所取得(de)的(de)(de)突破。其中有移相(xiang)掩膜、離(li)軸照明技(ji)(ji)術(shu)、鄰(lin)近效應校正等。運用這些技(ji)(ji)術(shu),可在(zai)目前的(de)(de)技(ji)(ji)術(shu)水平上獲得(de)更高分(fen)辨率的(de)(de)光(guang)(guang)刻圖形。

  20世紀70—80年(nian)代(dai)(dai),光刻(ke)設備主要(yao)(yao)采用(yong)普通光源和汞燈作(zuo)為(wei)(wei)曝光光源,其特征尺寸在(zai)微米級(ji)以(yi)上。90年(nian)代(dai)(dai)以(yi)來(lai),為(wei)(wei)了(le)適應IC集成度逐步提高的要(yao)(yao)求,相繼(ji)出現了(le)g譜線、h譜線、I譜線光源以(yi)及KrF、ArF等準(zhun)分子激光光源。目(mu)前(qian)光學光刻(ke)技術(shu)的發展(zhan)方(fang)向主要(yao)(yao)表現為(wei)(wei)縮短(duan)曝光光源波長、提高數值孔徑和改進曝光方(fang)式。

光刻技術

移相掩模

  光(guang)刻(ke)分辨率取決于照明系統(tong)的(de)部分相干性(xing)、掩(yan)模(mo)(mo)圖(tu)形空間(jian)頻率和襯比及成(cheng)象系統(tong)的(de)數(shu)值孔徑等。相移掩(yan)模(mo)(mo)技術的(de)應(ying)用有可(ke)能用傳統(tong)的(de)光(guang)刻(ke)技術和i線(xian)光(guang)刻(ke)機在(zai)最佳照明下刻(ke)劃(hua)出(chu)尺寸為傳統(tong)方法之半的(de)圖(tu)形,而且(qie)具有更大(da)的(de)焦深和曝光(guang)量范圍。相移掩(yan)模(mo)(mo)方法有可(ke)能克(ke)服線(xian)/間(jian)隔(ge)圖(tu)形傳統(tong)光(guang)刻(ke)方法的(de)局限性(xing)。

  隨(sui)著移(yi)(yi)(yi)(yi)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)掩(yan)(yan)(yan)模(mo)技術(shu)(shu)的發展,涌現出眾多的種類(lei), 大(da)體上可(ke)分為交替式(shi)移(yi)(yi)(yi)(yi)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)掩(yan)(yan)(yan)膜技術(shu)(shu)、衰減(jian)式(shi)移(yi)(yi)(yi)(yi)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)掩(yan)(yan)(yan)模(mo)技術(shu)(shu);邊緣增強(qiang)型相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)移(yi)(yi)(yi)(yi)掩(yan)(yan)(yan)模(mo), 包括亞(ya)分辨率相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)移(yi)(yi)(yi)(yi)掩(yan)(yan)(yan)模(mo)和自(zi)對(dui)準相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)移(yi)(yi)(yi)(yi)掩(yan)(yan)(yan)模(mo);無(wu)鉻全(quan)透(tou)明(ming)移(yi)(yi)(yi)(yi)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)掩(yan)(yan)(yan)模(mo)及復合移(yi)(yi)(yi)(yi)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)方式(shi)( 交替移(yi)(yi)(yi)(yi)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)+ 全(quan)透(tou)明(ming)移(yi)(yi)(yi)(yi)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)+ 衰減(jian)移(yi)(yi)(yi)(yi)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)+ 二元(yuan)鉻掩(yan)(yan)(yan)模(mo)) 幾類(lei)。尤其(qi)以交替型和全(quan)透(tou)明(ming)移(yi)(yi)(yi)(yi)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)掩(yan)(yan)(yan)模(mo)對(dui)分辨率改善最(zui)顯著, 為實現亞(ya)波長(chang)光刻創造了有利條件。

  全(quan)透明移(yi)(yi)(yi)相(xiang)(xiang)掩模的(de)特點是利用大于某寬度的(de)透明移(yi)(yi)(yi)相(xiang)(xiang)器(qi)(qi)圖形(xing)邊(bian)(bian)緣光相(xiang)(xiang)位突(tu)然發(fa)生180度變化, 在移(yi)(yi)(yi)相(xiang)(xiang)器(qi)(qi)邊(bian)(bian)緣兩側衍射場(chang)的(de)干涉效(xiao)應(ying)產生一個(ge)形(xing)如“刀刃(ren)”光強(qiang)分布, 并(bing)在移(yi)(yi)(yi)相(xiang)(xiang)器(qi)(qi)所有邊(bian)(bian)界線上形(xing)成光強(qiang)為零的(de)暗區, 具(ju)有微細線條(tiao)一分為二(er)的(de)分裂效(xiao)果, 使成像分辨率提高(gao)近1 倍。

  光(guang)(guang)(guang)學(xue)曝光(guang)(guang)(guang)技(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)術(shu)(shu)(shu)(shu)(shu)的(de)(de)潛力(li), 無論(lun)從理論(lun)還(huan)是實(shi)踐上(shang)看都令(ling)人(ren)驚(jing)嘆, 不(bu)能不(bu)刮目相(xiang)看。其(qi)中利(li)用控制光(guang)(guang)(guang)學(xue)曝光(guang)(guang)(guang)過程中的(de)(de)光(guang)(guang)(guang)位相(xiang)參數, 產生(sheng)光(guang)(guang)(guang)的(de)(de)干(gan)涉(she)效應,部分(fen)抵消了限(xian)制光(guang)(guang)(guang)學(xue)系統(tong)分(fen)辨率(lv)的(de)(de)衍射效應的(de)(de)波前面(mian)工(gong)程為代(dai)表的(de)(de)分(fen)辨率(lv)增(zeng)強技(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)術(shu)(shu)(shu)(shu)(shu)起到重要(yao)作用, 包括: 移相(xiang)掩模技(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)術(shu)(shu)(shu)(shu)(shu)、光(guang)(guang)(guang)學(xue)鄰近效應校(xiao)(xiao)正技(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)術(shu)(shu)(shu)(shu)(shu)、離(li)(li)軸照明技(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)術(shu)(shu)(shu)(shu)(shu)、光(guang)(guang)(guang)瞳空間濾波技(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)術(shu)(shu)(shu)(shu)(shu)、駐波效應校(xiao)(xiao)正技(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)術(shu)(shu)(shu)(shu)(shu)、離(li)(li)焦迭加(jia)增(zeng)強曝光(guang)(guang)(guang)技(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)術(shu)(shu)(shu)(shu)(shu)、表面(mian)成像技(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)術(shu)(shu)(shu)(shu)(shu)及多級膠結(jie)構(gou)工(gong)藝技(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)術(shu)(shu)(shu)(shu)(shu)。在實(shi)用化方面(mian)取得最引人(ren)注目進(jin)展(zhan)的(de)(de)要(yao)數移相(xiang)掩模技(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)術(shu)(shu)(shu)(shu)(shu)、光(guang)(guang)(guang)學(xue)鄰近效應校(xiao)(xiao)正技(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)術(shu)(shu)(shu)(shu)(shu)和離(li)(li)軸照明技(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)術(shu)(shu)(shu)(shu)(shu), 尤其(qi)浸沒透鏡曝光(guang)(guang)(guang)技(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)術(shu)(shu)(shu)(shu)(shu)上(shang)的(de)(de)突破和兩次曝光(guang)(guang)(guang)技(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)術(shu)(shu)(shu)(shu)(shu)的(de)(de)應用, 為分(fen)辨率(lv)增(zeng)強技(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)術(shu)(shu)(shu)(shu)(shu)的(de)(de)應用更創造了有利(li)條件(jian)。

電子束光刻

  電子(zi)束光刻技(ji)(ji)術(shu)是微型(xing)技(ji)(ji)術(shu)加工(gong)發(fa)展的(de)(de)關鍵技(ji)(ji)術(shu),他在納米(mi)制造領域中起(qi)著(zhu)不(bu)可(ke)替代的(de)(de)作用(yong)。電子(zi)束光刻主要(yao)是刻畫微小的(de)(de)電路圖(tu),電路通常是以納米(mi)微單位的(de)(de)。電子(zi)束光刻技(ji)(ji)術(shu)不(bu)需要(yao)掩膜,直接將(jiang)會聚的(de)(de)電子(zi)束斑打在表(biao)面(mian)涂(tu)有(you)光刻膠的(de)(de)襯底上。

  電(dian)(dian)(dian)(dian)子(zi)束光(guang)刻(ke)技術要應(ying)用(yong)于(yu)納米尺度(du)微小結構的(de)加(jia)工和集成電(dian)(dian)(dian)(dian)路的(de)光(guang)刻(ke),必須(xu)解(jie)決幾個關鍵(jian)的(de)技術問題:電(dian)(dian)(dian)(dian)子(zi)束高(gao)精(jing)度(du)掃(sao)描成像曝(pu)光(guang)效(xiao)率低;電(dian)(dian)(dian)(dian)子(zi)在抗蝕(shi)劑和基片中的(de)散(san)射和背(bei)散(san)射現(xian)象(xiang)造成的(de)鄰近效(xiao)應(ying);在實現(xian)納米尺度(du)加(jia)工中電(dian)(dian)(dian)(dian)子(zi)抗蝕(shi)劑和電(dian)(dian)(dian)(dian)子(zi)束曝(pu)光(guang)及(ji)顯影、刻(ke)蝕(shi)等工藝技術問題。

光刻技術

  實踐(jian)證明(ming),電子(zi)束(shu)鄰(lin)近效應(ying)校正技(ji)術、電子(zi)束(shu)曝(pu)光(guang)(guang)與(yu)光(guang)(guang)學(xue)曝(pu)光(guang)(guang)系統(tong)的(de)(de)(de)匹(pi)配和混合光(guang)(guang)刻技(ji)術及抗蝕劑曝(pu)光(guang)(guang)工藝優化技(ji)術的(de)(de)(de)應(ying)用(yong),是(shi)一種提高電子(zi)束(shu)光(guang)(guang)刻系統(tong)實際光(guang)(guang)刻分辨能力非常(chang)有(you)效的(de)(de)(de)辦法。電子(zi)束(shu)光(guang)(guang)刻最主要(yao)的(de)(de)(de)就是(shi)金屬(shu)化剝(bo)離,第(di)一步(bu)是(shi)在光(guang)(guang)刻膠表面(mian)掃描到自己需要(yao)的(de)(de)(de)圖(tu)(tu)形。第(di)二部是(shi)將曝(pu)光(guang)(guang)的(de)(de)(de)圖(tu)(tu)形進行顯影,去除未(wei)曝(pu)光(guang)(guang)的(de)(de)(de)部分,第(di)三部在形成的(de)(de)(de)圖(tu)(tu)形上沉淀(dian)金屬(shu),第(di)四(si)部將光(guang)(guang)刻膠去除,在金屬(shu)剝(bo)離的(de)(de)(de)過程中,關鍵(jian)在于光(guang)(guang)刻工藝的(de)(de)(de)膠型控制(zhi)。最好使用(yong)厚膠,這(zhe)樣有(you)利于膠劑的(de)(de)(de)滲(shen)透,形成清晰的(de)(de)(de)形貌(mao)。

聚焦粒子束(shu)光刻

  聚(ju)焦離(li)(li)(li)子(zi)(zi)(zi)(zi)束(shu)(shu)(Focused Ion beam, FIB)的系(xi)統是(shi)利(li)用電透鏡(jing)將離(li)(li)(li)子(zi)(zi)(zi)(zi)束(shu)(shu)聚(ju)焦成非常小(xiao)尺寸的顯微切(qie)割(ge)儀器(qi),她(ta)的原理(li)與電子(zi)(zi)(zi)(zi)束(shu)(shu)光刻相近,不過(guo)是(shi)有電子(zi)(zi)(zi)(zi)變成離(li)(li)(li)子(zi)(zi)(zi)(zi)。目前商業用途(tu)系(xi)統的離(li)(li)(li)子(zi)(zi)(zi)(zi)束(shu)(shu)為(wei)液態金屬(shu)(shu)離(li)(li)(li)子(zi)(zi)(zi)(zi)源(yuan),金屬(shu)(shu)材質為(wei)鎵(jia)(jia),因為(wei)鎵(jia)(jia)元素具有熔點低、低蒸(zheng)氣(qi)壓(ya)、及良好的抗氧化力;典型的離(li)(li)(li)子(zi)(zi)(zi)(zi)束(shu)(shu)顯微鏡(jing)包括液相金屬(shu)(shu)離(li)(li)(li)子(zi)(zi)(zi)(zi)源(yuan)、電透鏡(jing)、掃描(miao)電極、二(er)次粒子(zi)(zi)(zi)(zi)偵測器(qi)、5-6軸向(xiang)移(yi)動(dong)的試(shi)片基座、真空系(xi)統、抗振動(dong)和(he)(he)磁場(chang)(chang)的裝置、電子(zi)(zi)(zi)(zi)控(kong)制面(mian)板(ban)、和(he)(he)計(ji)算機(ji)等硬設(she)備,外加電場(chang)(chang)于(yu)液相金屬(shu)(shu)離(li)(li)(li)子(zi)(zi)(zi)(zi)源(yuan) 可使液態鎵(jia)(jia)形成細小(xiao)尖(jian)端(duan),再加上負電場(chang)(chang)(Extractor) 牽(qian)引(yin)尖(jian)端(duan)的鎵(jia)(jia),而導出(chu)鎵(jia)(jia)離(li)(li)(li)子(zi)(zi)(zi)(zi)束(shu)(shu),在一般工作(zuo)電壓(ya)下(xia),尖(jian)端(duan)電流(liu)密度約為(wei)1埃10-8 Amp/cm2,以電透鏡(jing)聚(ju)焦,經過(guo)一連(lian)串變化孔徑 (Automatic Variable Aperture, AVA)可決(jue)定離(li)(li)(li)子(zi)(zi)(zi)(zi)束(shu)(shu)的大小(xiao),再經過(guo)二(er)次聚(ju)焦至試(shi)片表(biao)面(mian),利(li)用物理(li)碰撞來達到切(qie)割(ge)之目的。

  在成像(xiang)方面,聚焦離子(zi)束(shu)顯微鏡(jing)和(he)掃(sao)描電(dian)子(zi)顯微鏡(jing)的(de)(de)(de)(de)原理比較相(xiang)近,其(qi)中(zhong)離子(zi)束(shu)顯微鏡(jing)的(de)(de)(de)(de)試片表面受鎵離子(zi)掃(sao)描撞擊而激(ji)發出的(de)(de)(de)(de)二(er)次電(dian)子(zi)和(he)二(er)次離子(zi)是影像(xiang)的(de)(de)(de)(de)來源,影像(xiang)的(de)(de)(de)(de)分辨(bian)率決定于(yu)離子(zi)束(shu)的(de)(de)(de)(de)大小、帶電(dian)離子(zi)的(de)(de)(de)(de)加速電(dian)壓、二(er)次離子(zi)訊(xun)號(hao)的(de)(de)(de)(de)強(qiang)度、試片接(jie)地的(de)(de)(de)(de)狀況、與儀器抗振動和(he)磁場的(de)(de)(de)(de)狀況,目前商(shang)用機型的(de)(de)(de)(de)影像(xiang)分辨(bian)率最(zui)高已(yi)達 4nm,雖然(ran)其(qi)分辨(bian)率不(bu)及掃(sao)描式電(dian)子(zi)顯微鏡(jing)和(he)穿透式電(dian)子(zi)顯微鏡(jing),但是對于(yu)定點結(jie)構的(de)(de)(de)(de)分析(xi),它沒(mei)有試片制(zhi)備的(de)(de)(de)(de)問(wen)題(ti),在工作時間(jian)上較為(wei)經濟。

  聚焦(jiao)(jiao)離(li)子(zi)(zi)束投影(ying)曝(pu)光除了(le)前面已經提(ti)到的(de)曝(pu)光靈敏度極高和(he)(he)沒有(you)鄰(lin)近效應之(zhi)外還(huan)包括焦(jiao)(jiao)深(shen)大(da)于曝(pu)光深(shen)度可(ke)以(yi)控制。離(li)子(zi)(zi)源發射的(de)離(li)子(zi)(zi)束具(ju)有(you)非常好(hao)的(de)平行性(xing),離(li)子(zi)(zi)束投影(ying)透鏡的(de)數值(zhi)孔徑只有(you)0.001,其(qi)焦(jiao)(jiao)深(shen)可(ke)達(da)100μm,也就是說(shuo),硅片(pian)表(biao)面任何起(qi)伏在(zai)100μm之(zhi)內(nei),離(li)子(zi)(zi)束的(de)分辨力基本不變。而光學曝(pu)光的(de)焦(jiao)(jiao)深(shen)只有(you)1~2μm為(wei)。她的(de)主要作(zuo)用就是在(zai)電路上進行修(xiu)補 ,和(he)(he)生產(chan)線制成異常分析(xi)或者進行光阻切割。

EUV光刻技術

  在微電子(zi)技(ji)術(shu)(shu)(shu)的(de)發展(zhan)歷程中(zhong)(zhong),人們(men)(men)一直在研究開發新的(de)IC制造技(ji)術(shu)(shu)(shu)來縮小(xiao)線寬和(he)增大芯(xin)片的(de)容量。我(wo)們(men)(men)也普(pu)遍(bian)的(de)把軟X射線投(tou)影光刻稱作極(ji)紫(zi)外投(tou)影光刻。在光刻技(ji)術(shu)(shu)(shu)領域我(wo)們(men)(men)的(de)科學家們(men)(men)對極(ji)紫(zi)外投(tou)影光刻EUV技(ji)術(shu)(shu)(shu)的(de)研究最為深入也取得(de)了突(tu)破性的(de)進展(zhan),使極(ji)紫(zi)外投(tou)影光刻技(ji)術(shu)(shu)(shu)最有希望(wang)被(bei)普(pu)遍(bian)使用(yong)到以后的(de)集成電路生產(chan)當中(zhong)(zhong)。它支持(chi)22nm以及更小(xiao)線寬的(de)集成電路生產(chan)使用(yong)。

光刻技術

  EUV是(shi)目前(qian)距實用化(hua)最近的(de)(de)一種深亞微(wei)米(mi)的(de)(de)光刻技術。波長(chang)(chang)為(wei)157nm的(de)(de)準分子激光光刻技術也將近期投入應用。如果采用波長(chang)(chang)為(wei)13nm的(de)(de)EUV,則可(ke)得到(dao)0.1um的(de)(de)細條。

  在1985年(nian)左右(you)已經有前(qian)輩們就(jiu)EUV技(ji)(ji)術進行了理(li)論上的(de)探討(tao)并做了許多相(xiang)關的(de)實(shi)驗。近(jin)十年(nian)之后微(wei)(wei)電(dian)子行業的(de)發展受到重重阻礙才致人們有了憂患意識。并且(qie)從(cong)微(wei)(wei)電(dian)子技(ji)(ji)術的(de)發展過程能(neng)判斷出,若不早日推出極紫外光刻技(ji)(ji)術來(lai)對當前(qian)的(de)芯片制造方(fang)法(fa)做出全面的(de)改進,將使整個芯片工業處(chu)在岌岌可危的(de)地步。

  EUV系(xi)統主要由四部分構成:極端(duan)紫(zi)外光源;反射投影系(xi)統;光刻模板(mask);能夠用于極端(duan)紫(zi)外的光刻涂層(photo-resist)。

光刻技術

  極端紫外光(guang)刻(ke)技術所使用的(de)光(guang)刻(ke)機(ji)(ji)的(de)對準(zhun)套(tao)刻(ke)精度(du)要達到10nm,其研發和(he)制造(zao)原理(li)實際上和(he)傳統的(de)光(guang)學光(guang)刻(ke)在原理(li)上十分相似。對光(guang)刻(ke)機(ji)(ji)的(de)研究重點是要求定位要極其快速精密(mi)以及(ji)逐(zhu)場(chang)調平調焦技術,因為光(guang)刻(ke)機(ji)(ji)在工作時拼接圖(tu)形和(he)步進式(shi)掃描曝(pu)光(guang)的(de)次數很多。不僅如此入射對準(zhun)光(guang)波(bo)信號的(de)采集(ji)以及(ji)處(chu)理(li)問題還需要解決。

EUV技術當前狀況

  EUV技術(shu)(shu)的(de)進展還是(shi)比較緩慢的(de),而且將(jiang)消耗(hao)大量的(de)資金(jin)。盡管目前很(hen)少廠商將(jiang)這(zhe)項(xiang)技術(shu)(shu)應(ying)用(yong)到生(sheng)產中,但是(shi)極(ji)紫外光刻技術(shu)(shu)卻一直是(shi)近些(xie)年來的(de)研究熱點,所(suo)有廠商對(dui)這(zhe)項(xiang)技術(shu)(shu)也都充滿了期盼,希望這(zhe)項(xiang)技術(shu)(shu)能(neng)有更大的(de)進步,能(neng)夠早日(ri)投入(ru)大規模使用(yong)。

  各(ge)家廠商都清楚,半導(dao)體工(gong)藝(yi)向往下刻,使(shi)用EUV技術是必須的(de)。波長(chang)越短,頻率(lv)越高(gao),光的(de)能量正比于頻率(lv),反比于波長(chang)。但是因(yin)為頻率(lv)過(guo)高(gao),傳統的(de)光溶膠直接就被(bei)打穿了。現在,半導(dao)體工(gong)藝(yi)的(de)發(fa)展已經被(bei)許多(duo)物理(li)學科從各(ge)個方面制約了。

光刻技術

  在(zai)45nm工藝的(de)(de)蝕(shi)刻方面,EUV技(ji)術(shu)已經展現出(chu)一(yi)些特點所以現在(zai)EVU技(ji)術(shu)要(yao)突破(po),從(cong)外(wai)部(bu)支(zhi)持來(lai)講,要(yao)換光(guang)溶膠,但是合適的(de)(de)一(yi)直沒找到。而從(cong)EUV技(ji)術(shu)自身來(lai)講,同時盡可(ke)能的(de)(de)想辦法降低(di)輸出(chu)能量。

  目前EUV光刻(ke)技術存在(zai)的問題:

  1、造價太高,高達(da)6500萬美元(yuan),比193nm ArF浸(jin)沒(mei)式光刻機貴;

  2、未找到合(he)適的光源;

  3、沒(mei)有無(wu)缺陷的(de)掩模;

  4、未研發出合適的光刻膠;

  5、人力資源缺(que)乏;

  6、能用于22nm工(gong)藝早期開發(fa)工(gong)作。

EUV光刻技術前景

  在(zai)(zai)摩爾定(ding)律的(de)(de)(de)(de)規(gui)律下,以(yi)及在(zai)(zai)如今科學技(ji)術(shu)(shu)(shu)快速發展(zhan)的(de)(de)(de)(de)信息時(shi)代,新一代的(de)(de)(de)(de)光(guang)刻(ke)(ke)(ke)技(ji)術(shu)(shu)(shu)就應該被選擇(ze)和研究,在(zai)(zai)當(dang)前微電(dian)子行業最為人關注,而在(zai)(zai)這(zhe)些高(gao)新技(ji)術(shu)(shu)(shu)當(dang)中,極(ji)紫外(wai)(wai)光(guang)刻(ke)(ke)(ke)與其他技(ji)術(shu)(shu)(shu)相(xiang)比又(you)有明顯(xian)的(de)(de)(de)(de)優勢。極(ji)紫外(wai)(wai)光(guang)刻(ke)(ke)(ke)的(de)(de)(de)(de)分辨率至少能達到30nm以(yi)下,且更容易收到各(ge)集成(cheng)電(dian)路生產(chan)廠商(shang)的(de)(de)(de)(de)青睞,因為極(ji)紫外(wai)(wai)光(guang)刻(ke)(ke)(ke)是傳統(tong)光(guang)刻(ke)(ke)(ke)技(ji)術(shu)(shu)(shu)的(de)(de)(de)(de)拓(tuo)展(zhan),同時(shi)集成(cheng)電(dian)路的(de)(de)(de)(de)設計人員也(ye)更喜歡(huan)選擇(ze)這(zhe)種全面符合設計規(gui)則(ze)的(de)(de)(de)(de)光(guang)刻(ke)(ke)(ke)技(ji)術(shu)(shu)(shu)。極(ji)紫外(wai)(wai)光(guang)刻(ke)(ke)(ke)技(ji)術(shu)(shu)(shu)掩(yan)模的(de)(de)(de)(de)制(zhi)造難度不高(gao),具有一定(ding)的(de)(de)(de)(de)產(chan)量優勢。

  EUV光(guang)(guang)刻技(ji)術(shu)設備(bei)制造成(cheng)本(ben)十分高昂,包括掩模和工藝(yi)在(zai)(zai)內的諸多(duo)方(fang)面花(hua)費資(zi)金都很大(da)。同時極(ji)(ji)紫(zi)外光(guang)(guang)刻光(guang)(guang)學系統的設計和制造也極(ji)(ji)其(qi)復(fu)雜,存在(zai)(zai)許多(duo)尚未(wei)解決(jue)的技(ji)術(shu)問題,但對這些難關的解決(jue)方(fang)案正在(zai)(zai)研究當中,一旦將這些難題解決(jue),極(ji)(ji)紫(zi)外光(guang)(guang)刻技(ji)術(shu)在(zai)(zai)大(da)規模集成(cheng)電路(lu)生產(chan)應用(yong)過程中就不會有原理性(xing)的技(ji)術(shu)難關了。

  X射線(xian)光刻技術

  1895年,德國物理(li)學家(jia)倫琴首(shou)先發(fa)現(xian)了X射(she)(she)(she)線(xian)(xian),也因此獲得了諾貝爾物理(li)學獎。X射(she)(she)(she)線(xian)(xian)是一(yi)種與其他粒子一(yi)樣(yang)具有波粒二(er)象性的電(dian)磁波,可以是重原(yuan)子能級躍遷或著是加速電(dian)子與電(dian)磁場耦合輻射(she)(she)(she)的產物。X射(she)(she)(she)線(xian)(xian)的波長(chang)極短,1972年X射(she)(she)(she)線(xian)(xian)被最早提出用于(yu)光刻技術上(shang),X射(she)(she)(she)線(xian)(xian)在(zai)用于(yu)光刻時的波長(chang)通常在(zai)0.7到0.12nm之間,它極強的穿透性決定了它在(zai)厚(hou)材料上(shang)也能定義出高分辨率的圖形。

  X射線光刻(ke)基礎工(gong)藝

  X射(she)(she)線(xian)(xian)波(bo)長(chang)(chang)極(ji)短,使得其(qi)不會(hui)發(fa)生嚴(yan)重的(de)(de)衍射(she)(she)現(xian)象。我們在使用(yong)X射(she)(she)線(xian)(xian)進行曝光(guang)(guang)(guang)(guang)時對(dui)波(bo)長(chang)(chang)的(de)(de)選(xuan)擇是受到一定因(yin)素(su)限制的(de)(de),在曝光(guang)(guang)(guang)(guang)過程中(zhong)(zhong),光(guang)(guang)(guang)(guang)刻(ke)(ke)膠會(hui)吸收(shou)X射(she)(she)線(xian)(xian)光(guang)(guang)(guang)(guang)子(zi),而產(chan)生射(she)(she)程隨X射(she)(she)線(xian)(xian)波(bo)長(chang)(chang)變化而相繼改變的(de)(de)光(guang)(guang)(guang)(guang)電子(zi),這(zhe)些光(guang)(guang)(guang)(guang)電子(zi)會(hui)降低光(guang)(guang)(guang)(guang)刻(ke)(ke)分辨(bian)率(lv),X射(she)(she)線(xian)(xian)的(de)(de)波(bo)長(chang)(chang)越(yue)短,光(guang)(guang)(guang)(guang)電子(zi)的(de)(de)射(she)(she)程越(yue)遠(yuan),對(dui)光(guang)(guang)(guang)(guang)刻(ke)(ke)越(yue)不利。因(yin)此增加X射(she)(she)線(xian)(xian)的(de)(de)波(bo)長(chang)(chang)有(you)助于提高光(guang)(guang)(guang)(guang)刻(ke)(ke)分辨(bian)率(lv)。然而長(chang)(chang)波(bo)長(chang)(chang)的(de)(de)X射(she)(she)線(xian)(xian)會(hui)加寬圖形的(de)(de)線(xian)(xian)寬,考(kao)慮(lv)多種(zhong)因(yin)素(su)的(de)(de)影(ying)響(xiang),通(tong)常只能折(zhe)中(zhong)(zhong)選(xuan)擇X射(she)(she)線(xian)(xian)的(de)(de)波(bo)長(chang)(chang)。

  今年來(lai)的(de)研究發(fa)現(xian),當圖(tu)(tu)形的(de)線寬小到一定程(cheng)度時(一般為0.01μm以(yi)下),被波導效應影響,最終得(de)到的(de)圖(tu)(tu)形線寬要(yao)小于實際(ji)掩模(mo)圖(tu)(tu)形,因此X光刻分辨(bian)率也受到掩模(mo)版與晶圓間(jian)距大小的(de)影響。

  除此之(zhi)外,還(huan)需(xu)要大量(liang)的實驗(yan)研究來解決X射線光刻圖(tu)形微細加工時對圖(tu)形質量(liang)造成影響的諸多(duo)因素。

光刻技術

  射線光刻掩(yan)模(mo)

  在后光學光刻(ke)的(de)(de)技術(shu)(shu)中(zhong)(zhong),其(qi)最主要且最困難的(de)(de)技術(shu)(shu)就(jiu)是(shi)掩模制造技術(shu)(shu),其(qi)中(zhong)(zhong)1:1的(de)(de)光刻(ke)非常(chang)困難,是(shi)妨(fang)礙技術(shu)(shu)發(fa)(fa)展的(de)(de)難題之一。所以(yi)說,我們認為掩模開(kai)發(fa)(fa)是(shi)對(dui)于其(qi)應(ying)用于工業(ye)發(fa)(fa)展的(de)(de)重要環節,也是(shi)決定成敗的(de)(de)關鍵。在過去的(de)(de)發(fa)(fa)展中(zhong)(zhong),科學家(jia)對(dui)其(qi)已(yi)經(jing)得到(dao)了巨大(da)的(de)(de)發(fa)(fa)展,也有(you)一些新型材料的(de)(de)發(fa)(fa)現以(yi)及應(ying)用,有(you)一些已(yi)經(jing)在實(shi)(shi)驗室中(zhong)(zhong)得以(yi)實(shi)(shi)踐,但(dan)對(dui)于工業(ye)發(fa)(fa)展還是(shi)沒(mei)有(you)什么重大(da)的(de)(de)成就(jiu)。

  X射線(xian)掩模的基本結構(gou)包括薄膜、吸收(shou)體、框架、襯底,其(qi)中薄膜襯基材料(liao)一般使用Si、SiC、金剛石。吸收(shou)體主要使用金、鎢等材料(liao),其(qi)結構(gou)圖(tu)如圖(tu)所示(shi):

光刻技術

  對(dui)于掩(yan)模的性能要求如下:

  1、要能夠(gou)使(shi)X射線以及其他光線的有(you)效透過,且保障(zhang)其有(you)足夠(gou)的機械(xie)強(qiang)度,具(ju)有(you)高的X射線的吸收性(xing),且要足夠(gou)厚(hou)。

  2、保障其(qi)高(gao)寬比的量,且其(qi)要有高(gao)度的分辨率(lv)以及反(fan)差(cha)。

  3、對于其掩(yan)模的尺寸要(yao)保障其精(jing)度,要(yao)沒(mei)有缺(que)陷或者缺(que)陷較少。

  對于襯基像Si3N4膜常常使用(yong)(yong)低壓CVD,而常常使用(yong)(yong)蒸(zheng)發(fa)濺射(she)電鍍等方法制造吸收體。為提高(gao)X射(she)線掩模(mo)質(zhi)量需要正確選擇材料(liao)、優化(hua)工(gong)藝。

  X射(she)線光(guang)刻技術(shu)不僅擁有高(gao)分(fen)辨率(lv),并且有高(gao)出產率(lv)的優點。通過目前對X射(she)線光(guang)刻技術(shu)應用現(xian)狀來看,要將投入量產,使(shi)其在(zai)大規(gui)模(mo)或超大規(gui)模(mo)IC電路的生產中發揮(hui)更重(zhong)要的作用,突破高(gao)精度圖形(xing)掩模(mo)技術(shu)難關(guan)已經(jing)如同箭在(zai)弦上(shang)。

納米壓印光刻技術

  納(na)米壓(ya)印(yin)技術是美國普林斯頓大學華(hua)裔科學家周郁在(zai)20 世紀1995 年(nian)首先提出的。這項技術具有(you)(you)生產效率(lv)高、成本低、工藝(yi)過程簡單等優(you)點, 已被證實是納(na)米尺(chi)寸(cun)大面積結構復制最有(you)(you)前(qian)途的下(xia)一代光刻技術之一。目(mu)前(qian)該(gai)技術能實現分辨率(lv)達5 nm以下(xia)的水(shui)平。納(na)米壓(ya)印(yin)技術主(zhu)要包括熱壓(ya)印(yin)、紫外壓(ya)印(yin)以及微(wei)接(jie)觸印(yin)刷。

  納米壓(ya)印技術是加工聚(ju)(ju)合物結(jie)構(gou)最常用(yong)的(de)方(fang)法, 它采用(yong)高(gao)分辨率電子束等方(fang)法將結(jie)構(gou)復雜的(de)納米結(jie)構(gou)圖(tu)案制在印章上(shang), 然后(hou)用(yong)預先圖(tu)案化的(de)印章使聚(ju)(ju)合物材料變形而在聚(ju)(ju)合物上(shang)形成結(jie)構(gou)圖(tu)案。

光刻技術

1、熱壓印技術

  納米(mi)熱(re)壓(ya)印(yin)(yin)技術(shu)是在(zai)微納米(mi)尺(chi)度獲得并行復制(zhi)結(jie)構(gou)的一種成本低而速度快(kuai)的方法(fa)。該技術(shu)在(zai)高溫條件下可(ke)(ke)以將印(yin)(yin)章上(shang)的結(jie)構(gou)按需復制(zhi)到大(da)的表面上(shang), 被廣泛用于(yu)(yu)微納結(jie)構(gou)加工。整個熱(re)壓(ya)印(yin)(yin)過程必須在(zai)氣壓(ya)小于(yu)(yu)1Pa 的真(zhen)空環境下進行, 以避免由于(yu)(yu)空氣氣泡的存在(zai)造成壓(ya)印(yin)(yin)圖案畸(ji)變,熱(re)壓(ya)印(yin)(yin)印(yin)(yin)章選(xuan)用SiC 材料制(zhi)造, 這是由于(yu)(yu)SiC非常(chang)堅(jian)硬, 減小了壓(ya)印(yin)(yin)過程中(zhong)斷裂或變形的可(ke)(ke)能性。

  此外SiC 化學(xue)性質穩定(ding), 與大多數化學(xue)藥品(pin)(pin)不(bu)起反(fan)應(ying)(ying), 因此便于壓(ya)印(yin)結束(shu)后(hou)用不(bu)同的(de)化學(xue)藥品(pin)(pin)對印(yin)章進(jin)行清洗(xi)。在(zai)(zai)制作印(yin)章的(de)過程中, 先(xian)在(zai)(zai)SiC 表面(mian)(mian)鍍上(shang)一層具有高選比( 38&1) 的(de)鉻薄(bo)膜, 作為(wei)后(hou)序(xu)工藝(yi)反(fan)應(ying)(ying)離子刻(ke)(ke)蝕(shi)的(de)刻(ke)(ke)蝕(shi)掩(yan)模, 隨后(hou)在(zai)(zai)鉻薄(bo)膜上(shang)均勻涂覆ZEP 抗蝕(shi)劑, 再用電子束(shu)光刻(ke)(ke)在(zai)(zai)ZEP 抗蝕(shi)劑上(shang)光刻(ke)(ke)出納米圖案。為(wei)了打破SiC 的(de)化學(xue)鍵, 必須在(zai)(zai)SiC 上(shang)加高電壓(ya)。最(zui)后(hou)在(zai)(zai)350V 的(de)直(zhi)流電壓(ya)下, 用反(fan)應(ying)(ying)離子刻(ke)(ke)蝕(shi)在(zai)(zai)SiC 表面(mian)(mian)得到具有光滑的(de)刻(ke)(ke)蝕(shi)表面(mian)(mian)和(he)垂(chui)直(zhi)面(mian)(mian)型的(de)納米圖案。

  整個熱壓(ya)印過程(cheng)可以分為(wei)三(san)個步驟:

  ( 1) 聚合(he)物(wu)被加(jia)熱到它的(de)(de)(de)玻璃化溫(wen)度以上(shang)。這樣(yang)可減少在壓印(yin)過程(cheng)中聚合(he)物(wu)的(de)(de)(de)粘性(xing), 增(zeng)加(jia)流動(dong)性(xing),在一定壓力(li)下, 就能迅(xun)速發生形(xing)變(bian)。但溫(wen)度太高也沒必(bi)要, 因為這樣(yang)會增(zeng)加(jia)升溫(wen)和降溫(wen)的(de)(de)(de)時間, 進而(er)影響(xiang)生產效率, 而(er)對(dui)模(mo)壓結構卻沒有明顯改(gai)善, 甚(shen)至會使聚合(he)物(wu)彎曲而(er)導(dao)致(zhi)模(mo)具受損(sun)。同(tong)時為了(le)保(bao)證在整(zheng)個壓印(yin)過程(cheng)中聚合(he)物(wu)保(bao)持相同(tong)的(de)(de)(de)粘性(xing), 必(bi)須通過加(jia)熱器控制加(jia)熱溫(wen)度不變(bian)。

  (2) 在(zai)印(yin)章上施加機械壓力, 約為500 ~1000KPa。在(zai)印(yin)章和(he)聚合(he)物間加大壓力可填充模具中的空腔(qiang)。

  (3) 壓印過程(cheng)結束后, 整個疊層被冷卻到(dao)聚合物玻(bo)璃(li)化溫度(du)以下(xia), 以使圖案(an)固化, 提供(gong)足(zu)夠(gou)大(da)的(de)(de)機械強度(du), 便于脫模。然后用反應離子刻蝕將(jiang)殘余的(de)(de)聚合物( PMMA) 去(qu)掉(diao), 模板上(shang)(shang)(shang)的(de)(de)納(na)米圖案(an)完(wan)整地轉移到(dao)硅基底(di)表面的(de)(de)聚合物上(shang)(shang)(shang), 再(zai)結合刻蝕技術把圖形(xing)轉移到(dao)硅基底(di)上(shang)(shang)(shang)。

2、紫外(wai)壓印(yin)光刻技術

  紫外壓印工藝是將單(dan)體涂覆的(de)(de)(de)襯(chen)底(di)和(he)(he)透明印章(zhang)裝(zhuang)載到對準機中, 在(zai)真(zhen)空環(huan)境下(xia)被固定在(zai)各自的(de)(de)(de)卡盤上。當襯(chen)底(di)和(he)(he)印章(zhang)的(de)(de)(de)光學對準完成后(hou), 開始接觸壓印。透過(guo)印章(zhang)的(de)(de)(de)紫外曝(pu)光促使壓印區(qu)域的(de)(de)(de)聚合物發(fa)生聚合和(he)(he)固化(hua)成型。

  與熱壓印(yin)(yin)技(ji)術(shu)相比, 紫(zi)外壓印(yin)(yin)對(dui)環境要(yao)求(qiu)更低, 僅(jin)在室溫和(he)低壓力下就可進行,從而(er)使用該技(ji)術(shu)生產能(neng)大大縮短生產周期(qi), 同時減小(xiao)印(yin)(yin)章磨損。由于工藝過程的需要(yao), 制作紫(zi)外壓印(yin)(yin)印(yin)(yin)章要(yao)求(qiu)使用能(neng)被紫(zi)外線穿過的材(cai)料。

光刻技術

  以往紫外壓(ya)(ya)印(yin)(yin)工藝(yi)中印(yin)(yin)章是用PDMS 材料涂覆在石英襯底上制作(zuo)而(er)成。PDMS 是一種(zhong)楊式模數很(hen)小(xiao)的(de)(de)彈性(xing)體(ti), 用它制作(zuo)的(de)(de)軟印(yin)(yin)章能實現(xian)高分辨(bian)率。然而(er)在隨后的(de)(de)試驗中發現(xian)由(you)于PDMS 本身的(de)(de)物理軟性(xing), 在壓(ya)(ya)印(yin)(yin)過程(cheng)中在外界低壓(ya)(ya)力(li)下(xia)也很(hen)容(rong)易發生(sheng)形(xing)變, 近來, 法國國家納米結構(gou)實驗室提出使用一種(zhong)3 層結構(gou)的(de)(de)軟性(xing)印(yin)(yin)章, 以減(jian)小(xiao)紫外壓(ya)(ya)印(yin)(yin)印(yin)(yin)章的(de)(de)形(xing)變。

  該印(yin)章使(shi)用(yong)(yong)2mm 厚的(de)(de)石(shi)英(ying)襯底, 中(zhong)間一層是(shi)厚度為5mm 的(de)(de)PDMS 緩沖(chong)層, 頂層是(shi)由PMMA 構成。具(ju)體(ti)制作(zuo)印(yin)章步驟是(shi)先將(jiang)PMMA 均勻涂(tu)覆(fu)在(zai)被離子(zi)激活的(de)(de)PDMS 材(cai)料(liao)上, 在(zai)PMMA 上鍍上一層30nm厚的(de)(de)鍺(zang)薄膜作(zuo)為后續工(gong)藝中(zhong)的(de)(de)刻蝕掩模(mo), 再在(zai)鍺(zang)薄膜上涂(tu)覆(fu)對電子(zi)束靈敏度高的(de)(de)抗蝕劑(ji), 隨后用(yong)(yong)電子(zi)束光刻及反應(ying)離子(zi)刻蝕就可在(zai)印(yin)章頂層PMMA 上得到高縱(zong)橫比的(de)(de)圖案(an), 最后將(jiang)殘余鍺(zang)薄膜移去即可。使(shi)用(yong)(yong)該方法可以在(zai)保持高分辨率情況下大(da)大(da)提高印(yin)章的(de)(de)堅硬度, 減小(xiao)印(yin)章壓印(yin)形變。