光刻技术：基础知识

光刻技术指的是一种二进制图像传输过程，可用于增强许多微加工应用。

光刻预加工的基本原理包括以下步骤：

• 表面清洁
• 旋转涂层
• 软烘焙
• 曝光与遮蔽
• 暴露后烘烤（PEB）
• 发展
• 硬质烘焙

表面清洁

光刻前最重要的步骤之一是表面清洁。获得清洁的表面对于制作高质量的微加工表面至关重要。残留在基底上的微粒会导致最终抗蚀剂图案出现不必要的缺陷。此外，薄膜污染也会导致附着力变差。通常情况下，材料只需用酒精溶液冲洗，然后烘干即可。Piranha 也可用作玻璃清洗液。不过，由于含有酸性物质，这种清洁方法不太理想。

旋转涂层

旋涂是通过带有旋涂夹头的旋涂机进行的。旋转速度决定光刻胶（一种光敏材料）的厚度。光刻胶由树脂、敏化剂、附着力促进剂和稀释剂组成。光刻胶分为正性和负性两种。正性光刻胶在光照下更容易蚀刻，而负性光刻胶在光照下更难蚀刻。每种光刻胶都有自己相应的旋转速度曲线，可用于确定所产生的厚度。

在基底上沉积光刻胶时，可以进行静态或动态点胶。动态涂敷时，基底在涂敷过程中处于运动状态。静态点胶是指在移动之前在基底中心涂敷光阻。点胶类型取决于所需的应用。

软烘焙

在旋涂之后，软烘烤步骤的作用是减少溶剂含量，以稳定抗蚀剂薄膜。软烘烤主要是通过增强附着力来防止分层。软烘烤时间决定了蒸发速度，过快或过慢都会造成缺陷。如果软烤时间过长，就会产生气泡，如果软烤时间过短，就会形成粘膜。在光刻过程中，确定适当的软烘烤时间非常重要。

曝光与遮蔽

曝光系统用于发射激活光刻胶中光活性化合物所需的特定波长的光。对基底进行曝光的时间可用于创建所需的宏观和微观结构尺寸。值得注意的是，光刻胶的特性会随着温度的变化而变化。因此，曝光过度会导致光刻胶图案变小，而曝光不足则会导致结构变宽。波长越短，特征越小。

掩模用于在基底上创建所需的图案。这可以通过接触印刷、投影印刷或接近印刷来实现。顾名思义，接触式印刷是在曝光前将掩膜直接置于基底上。这种方法用于创建较大的特征。投影打印使用透镜，可以获得更好的特征分辨率。近距印刷是指将基板与掩膜保持一定距离，形成近距间隙。

暴露后烘烤

曝光后的烘烤步骤对于防止胶片剥落和减少驻波效应是必要的。可以通过调整光刻胶中聚合物树脂的溶解度来减少或防止薄膜剥落。驻波的存在会导致线宽控制变得更加困难。PEB 有助于平衡光刻胶感光剂浓度的最大值和最小值，从而实现均匀的显影速率。

发展

显影是将涂有光阻的基底浸入显影液中。在显影液中，未聚合的光阻被洗掉，形成最终的抗蚀图案。这一过程可能需要进行多次，以确保在基底上正确建立特征。

硬质烘焙

典型光刻工艺的最后一步是硬烘烤。硬烘烤通过交联使图案具有更高的热稳定性。通过高温，抗蚀剂与基底的附着力得到改善。

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