第一讲：紫外光刻技术

自我介绍付绍军国家同步辐射实验室电话：3602013，电子信箱:sjfu@

研究方向:衍射光学与技术短波光学超微细加工技术机器部实验部办公室国家同步辐射实验室光电子能谱实验站软X射线MCD实验站衍射光学元件精密加工实验室﹒﹒﹒﹒﹒﹒主要研究工作一.同步辐射衍射光栅研制

1.真空紫外球面闪耀光栅（燃烧光束线）

2.真空紫外球面Laminar光栅（燃烧光束线）

3.真空紫外柱面Laminar光栅（真空紫外圆二色线）

4.软X射线球面Laminar光栅（光电子能谱线）主要研究工作二.与国防建设有关的衍射光栅研制

1.高线密度软X射线透射光栅研制（ICF诊断）

2.软X射线Mach-Zehnder干涉仪用闪耀光栅（X射线激光）

3.空间位置传感器用变间距光栅（飞机姿态闭环控制）

4.X射线莫尔光栅（X射线激光）

5.大口径衍射光学元件研制（863专项）脉宽压缩光栅光束采样光栅谐波分离光栅束匀滑位相片主要研究工作三.其它国家纵向课题1.中科院知识创新工程项目“像差校正光栅的设计、制作和性能评价”2.国家自然科学重点基金“同步辐射软X射线偏振测量基础技术研究”3.国家自然科学基金“变线密度光栅的研制和检测”4.国家自然科学基金“高线密度自支撑透射光栅超微细加工技术研究”5.国家自然科学基金“探索变间距全息光栅新的研制及检测方法”6.国家自然科学基金“X射线激光干涉仪用分束光栅研制”原子力显微镜台阶仪微细加工技术半导体技术超大规模集成电路技术微电子技术微米技术亚微米技术纳米技术从加工尺度上分类微细加工技术从加工方法上分类：．．．．．．．．．．．．．．．．．．“三束”技术:光子束技术

电子束技术

离子束技术本人讲授的内容

光子束技术

离子束技术

应用实例（衍射光栅制作技术）

其它内容由沈连婠教授和田扬超教授讲授光子束技术紫外光刻光学光刻极紫外光刻

(图形复制技术)X射线光刻

第一讲紫外光刻技术一．基本概念1．光刻（lithography）—图形转移技术光透过掩模版（要加工的图形），照射在涂有光刻胶（光致抗蚀剂）的被加工材料表面上，利用光刻胶的感光性和抗蚀性，经过化学显影，制作出与掩模版图形一致的光刻胶图形（正胶情况）。光刻是复制微细图形的最有效手段之一，是制作超大规模集成电路芯片的核心技术。图形转移过程Thelayerofresistisexposedinspecificareasthroughamask.Developmentwashesawayexposedresist.Intheadditiveprocess,materialisdepositedthroughtheholesintheresist.Forasubtractiveprocess,materialisremovedbyionmillingthroughtheholesintheresist.Inthefinalstep,resistisremoved.substratephotoresistUVLightmaskExposureDevelopingIonMillingFinishedProductFinishedProductAdditiveSubtractiveDeposition2．掩模版

把要加工的图形制作成透光衬底上的金属膜（吸收体）图形，即为掩模。

衬底图形图17.紫外光刻掩模对不同的曝光光源，掩模的衬底和吸收体材料不一样！紫外光刻掩模的衬底一般是石英材料，吸收体为金属铬。3.光刻胶

光刻胶是一种对某些波长感光灵敏的记录材料。曝光后的光刻胶，经显影后形成浮雕图形。

光刻胶的分类：

紫外光刻胶

按光源分类X射线光刻胶

电子束胶

正胶

按性能分类：

负胶正胶----曝光时，受光照的部分，光刻胶与光起光化学反应，使光刻胶的大分子链断裂，显影时容易溶于显影液。显影后的光刻胶图形与掩模版一致。负胶----曝光时，受光照的部分，光刻胶与光起交联反应，使光刻胶的分子连接起来，显影时未曝光的部分易溶于显影液。显影后的光刻胶图形与掩模版图形相反。掩模版光刻胶

基片正胶图形负胶图形图18.显影后的正负光刻胶图形光刻胶的特点：

正胶----分辨率较高，感光灵敏度低

负胶----分辨率较差，感光灵敏度高4.g线和i线g线和I线是IC工艺的术语，指曝光光源的波长。

g线----0.436umi线----0.365um5.曝光量曝光量（或剂量）：mJ/cm2三．光刻工艺流程（以正胶为例）光刻工艺示意图（正胶、接触式）（1）基片清洁处理（2）涂光刻胶（3）前烘（4）曝光（5）显影（6）坚膜（后烘）紫外光束前烘温度与显影速率之间的关系由上向下加热由下向上加热热板更适合生产线！可以看出两者之间的光刻分辨率的差别！样品采用真空吸附固定；掩模固定，三维调节样品以保证对准。制作微透镜的有效方法1.接触式曝光技术

接触式曝光技术是传统的曝光技术。曝光时，采用加压或真空吸附使掩模版与基片紧密接触。

优点：分辨率较高

缺点：容易损伤掩模和光刻胶图形2．接近式曝光技术

为了克服接触式曝光容易损伤掩模的缺点，使掩模与基片保持一定间隙，一般10µm左右。

实际上由于掩模和基片都有一定的面形误差，不可能是理想的平面，在接触式曝光中掩模与基片总有一定间隙。3.投影式曝光技术

投影式曝光技术是将掩模图形通过光学系统投影到基片上，掩模离基片数厘米远。投影方式：1：1投影缩小投影投影曝光时，掩模与基片同步移动，经过多次分布重复把整个基片曝光完毕，因此也称为分布重复投影曝光或步进缩小投影曝光。缩小倍数：2.5,5,1