MSM电极一般采用的湿法刻蚀都需要如下工艺流程:涂胶、前烘、曝光、显影、坚膜、腐蚀和去胶七个步骤。光刻过程中的每个步骤对光刻质量都有直接的影响,所以必须选择合适的工艺条件,严格做好光刻中的每一步,保证刻蚀图形的正确、清晰,没有钻蚀、毛刺、针孔和小岛等缺陷。
1.涂胶
本书讨论所采用的光刻胶为负胶,涂胶方法为旋转法或喷涂法。旋转法具体的操作为采用真空吸附法把样品固定在小转盘的轴心上,然后用滴管将光刻胶涂在样品上(要求胶液中无气泡),再开始转动小转盘(由电动机带动),使大部分的胶液因旋转而甩出,只有少部分留在样品上。这些胶在表面张力和旋转离心力相互作用下,展开形成一均匀的薄膜。胶膜的厚度由转速和胶液的浓度来决定。
2.前烘
前烘的目的是促使胶膜体内溶剂充分地挥发,使胶膜干燥,以增加胶膜与金属膜的粘附性和胶膜的耐磨性,即在曝光对准时允许胶膜与掩模版有一定紧贴而不磨损胶膜,不沾污掩模版。若烘焙时间不够,在交界处,胶中的溶剂未能完全挥发,曝光时将阻碍抗蚀剂中分子的交联,因而在显影时会有部分胶被溶除,形成浮胶或图形变形等。如果烘焙时间过长,则会由于增感剂挥发而造成曝光时间增长,甚至显影不出图形。一般前烘方法有两种,一种是在80℃恒温烘箱中烘焙10min;另一种是红外灯烘焙,时间为3min。
3.曝光
曝光就是在涂好光刻胶的样品表面覆盖掩膜版,用紫外光进行选择性照射,使受光照部分的光刻胶发生光化学反应,经显影,在胶膜上显现出与掩膜版相应的图形。
具体的操作程序是:先预热紫外灯(约10min),使光源稳定。把光刻掩模版安装在支架上,使有图形的玻璃面向下,再把涂有光刻胶的样品放在可微调的工作台上,胶面朝上,然后把光刻掩模版移到样品的上方,平行靠近而不接触。在显微镜下,仔细调节微动装置,使样品与掩模版紧紧相贴,然后用显微镜复查一下是否对准。定位好之后就可推至紫外灯光下进行曝光。曝光完毕,取出样品待显影。曝光时间的选择非常重要,在实验中我们一般选用40s的曝光时间。
4.显影
显影的目的是将未感光部分的光刻胶溶除,留下感光部分的胶膜,从而显现出我们所需要的图形。对于我们使用的光刻胶,采用溶解能力较强的丁酮作为显影液。它具有显影速度快、图形清晰和显影干净等优点。采用丙酮作为定影液。(www.xing528.com)
5.坚膜
由于在显影和定影时胶膜会发生软化、膨胀,所以显影后必须进行坚固胶膜的工作,简称坚膜。坚膜可以使胶膜与金属膜之间紧贴得更牢,同时也增强了胶膜本身的抗蚀能力。我们采用的是在烘箱坚膜,将显影和定影后的样品放在175℃的烘箱中热烘35min左右。
6.腐蚀
腐蚀是用适当的腐蚀液将无光刻胶膜覆盖的金属膜腐蚀掉,而有光刻胶覆盖的区域保存下来。因此所选用的腐蚀液必须既能腐蚀掉裸露的金属膜,又不损伤样品表面的光刻胶层。只有这样,才能把所需要的图形在金属膜上完整、准确地刻蚀出来。
7.去胶
当金属蒸发层上的图形腐蚀出来后,必须把覆盖在ZnO表面的保护胶膜去除。我们采用的是在加热的剥离液中煮30s左右,然后用去离子水超声波清洗。
光刻工艺流程示意图如图1−7所示。
图1-7 光刻工艺流程图
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