微加工技术实验报告实验名称：光刻二、实验目的：1.加深对光刻基本原理的理解，掌握光刻的基本实验步骤；2.培养自己的实验动手能力；三、实验原理：光刻是通过光化合反应，将掩膜版上的电路图图形暂时转移到覆盖在半导体晶体上的光刻胶，然后利用光刻胶为掩膜，对下方材料选择性加工（刻蚀或注入），从而在半导体晶片上获得相应电路图形。一般的光刻工艺要经历硅片表面清洗烘干、涂底、旋涂光刻胶、软烘、对准曝光、后烘、显影、硬烘、刻蚀、检测等工序。1.表面清洗烘干目的是：（1）除去表面的污染物（颗粒、有机物、工艺残余、可动离子）；（2）除去水蒸气，使基底表面由亲水性变为憎水性，增强表面的黏附性。2.旋涂光刻胶：决定光刻胶涂胶厚度的关键参数：光刻胶的黏度（Viscosity），黏度越低，光刻胶的厚度越薄；旋转速度，速度越快，厚度越薄；影响光刻胶均匀性的参数：旋转加速度，加速越快越均匀；与旋转加速的时间点有关。一般旋涂光刻胶的厚度与曝光的光源波长有关。光刻胶分为正胶和负胶两种。正胶，不溶于显影液；曝光后，曝光的部分可溶于显影液，从而在光刻胶上得到的图形与掩膜版上的一致。正胶的优点是分辨率高、对比度高，线条边缘清晰，在深亚微米工艺中占主导地位。负胶，溶于显影液；曝光后，曝光的部分不溶于显影液，从而在光刻胶上得到的图形与掩膜版上的相反。负胶和硅片有良好的粘附性和抗蚀性，针孔少，感光度高但显影时会变形和膨胀，分辨率2um左右。3.软烘（前烘）：通过加热去处光刻胶中的溶剂，改进其于硅片表面的粘附性及缓和光刻胶内部应力。4.曝光：对光刻胶进行选择性光化学反应，将掩膜版图形转移到光刻胶。常用的曝光方式有：接触式曝光和非接触式曝光。接触式曝光具有分辨率高、复印面积大、复印精度好、曝光设备简单、操作方便和生产效率高等特点。但容易损伤和沾污掩模版和晶片上的感光胶涂层,影响成品率和掩模版寿命,对准精度的提高也受到较多的限制。一般认为，接触式曝光只适于分立元件和中、小规模集成电路的生产。非接触式曝光主要指投影曝光。在投影曝光系统中，掩膜图形经光学系统成像在感光层上，掩模与晶片上的感光胶层不接触,不会引起损伤和沾污,成品率较高，对准精度也高，能满足高集成度器件和电路生产的要求。但投影曝光设备复杂，技术难度高，因而不适于低档产品的生产。现代应用最广的是1:1倍的全反射扫描曝光系统和x:1倍的在硅片上直接分步重复曝光系统。显影：（对于正胶）利用显影液去除光刻胶的曝光的部分，从而在光刻胶上得到与掩膜版上一致的图形。查看结果以及进行后续工艺（刻蚀或注入）。四、实验步骤和内容：1.洗涤样品（去除表面的光刻胶），吹干。2.重新铺上光刻胶，烘干。3.曝光前的准备：（1）将光刻机面板上所有气动开关置于“关”状态；（2）打开压缩空气至4个大气压，开真空机械泵；（3）合上高压汞灯电源，开关置于“CP”位置，按下“START”2-3秒后松开，灯电压表指针回落，灯发光。注意：汞灯冷却风扇须同时开始工作；（4）打开光刻机电源，合上曝光计时控制器电源，设置曝光时间；（5）光学对准系统和曝光电源系统置为“HOME”；（6）将光刻板安放到板架上，按下“MASKON”真空吸版；（7）翻开板架，将需光刻的衬底置于样品台上，将“SUBSTRATEVACCUM”开关置于“ON”吸片，落下板架；（8）拨动“CONTACTVACCUM”开关置于“ON”，光学对准系统回“HOME”位；（9）逆时针旋转竖直方向控制旋转的顶部，直到下部旋圈打滑；（10）设置光刻版与衬底的间隙，按下找平按钮2秒后再松开；（11）移动样品台，将光刻版与衬底对准；（12）将“CONTACTVACCUM”开关置于“ON”，光学对准系统回“HOME”位；4.曝光：（13）拨动“EXPOSE”开关，移动曝光光源至样品台正上方，对衬底进行曝光，然后按“HOME/EXPOSE”开关置“HOME”；（14）将“CONTACTVACCUM”置“OFF”，拨动“MASKRAISE”翻升版架；（15）将“SUBSTARTEVACCUM”置“OFF”，取下衬底（16）重复步骤7-15，对所有衬底进行曝光；5.关机：（17）拨出“MASKON”按钮，取下光刻版；（18）关汞灯电源，关光刻机电源，关压缩空气，关真空机械泵。6.显影。7.将样品放在显微镜下观察。五、实验结果和分析：烘烤就是通过加热去处光刻胶中的溶剂，改进其于硅片表面的粘附性及缓和光刻胶内部应力。烘烤样品时，烘烤过度会减小光刻胶中感光成分的活性；烘烤不足使光刻胶中的溶剂不能完全被蒸发掉，从而阻碍光对胶的作用并且影响到其在显影液中的溶解度。