涂胶Spin-coating 用 16
纳米材料基础与应用 16 涂胶 Spin-coating
曝光 光刻板(mask,又叫光罩)：光刻板就是在石英板上镀上呈某种图案排列的铬金属。 石英透光，金属不透光。光透过光刻板照射光刻胶后，被照射地方的化学性质发生 变化，而没有被光照射到的地方性质不变。性质变化的部分可以在显影液中被反应掉， 暴露出下面的材料，这部分材料在刻蚀液中被刻蚀掉。光刻板上的图案如何，就意外 着这颗晶体管的设计如何。光刻板一旦制造完成，不可更改。所以在芯片制程中，光 刻板的设计至关重要。微电子微电子，学术上用的光刻板的图案最小尺寸一般在微米 量级。高线宽要求使得制造光刻板的成本也相应增高。一块作业本大小的光刻板大概 $1000左右。 把涂好胶的样品放进光刻机，把光刻板放过 分的光刻胶化当“压兰化，完成曝光。 影时间， -菜阀 不来；曝光用 3 显住 的地方 会被曝光。 ●●● 勇 17
纳米材料基础与应用 17 曝光 光刻板（mask，又叫光罩）：光刻板就是在石英板上镀上呈某种图案排列的铬金属。 石英透光，金属不透光。UV光透过光刻板照射光刻胶后，被照射地方的化学性质发生 变化，而没有被光照射到的地方性质不变。性质变化的部分可以在显影液中被反应掉， 暴露出下面的材料，这部分材料在刻蚀液中被刻蚀掉。光刻板上的图案如何，就意外 着这颗晶体管的设计如何。光刻板一旦制造完成，不可更改。所以在芯片制程中，光 刻板的设计至关重要。微电子微电子，学术上用的光刻板的图案最小尺寸一般在微米 量级。高线宽要求使得制造光刻板的成本也相应增高。一块作业本大小的光刻板大概 $1000 左右。 把涂好胶的样品放进光刻机，把光刻板放进去，UV照射持续某个特定时间，被照射部 分的光刻胶化学性质发生变化，完成曝光。曝光时间过短，导致曝光不完全，延长显 影时间，太短的话图案根本出不来；曝光时间过长，由于光的衍射，被光刻板遮盖住 的地方一样会被曝光
显影 √把曝过光的样品放进显影液显影。显影大概几十秒，时间过短，反应不 完全；时间过长，没有被曝光的部分也会开始反应，所以显影时间需要 控制。另外，显影液对温度极度敏感，若房间温度变化超过5摄氏度， 显影时间变化较大 √显完影之后的样品 反应掉，暴露出光 刻胶下面的材料； 遮盖住下面的材料。 下图可以很明显的 反应掉的光阻 玉 18
纳米材料基础与应用 18 ✓ 把曝过光的样品放进显影液显影。显影大概几十秒，时间过短，反应不 完全；时间过长，没有被曝光的部分也会开始反应，所以显影时间需要 控制。另外，显影液对温度极度敏感，若房间温度变化超过5摄氏度， 显影时间变化较大。 ✓ 显完影之后的样品，被曝到光的光刻胶全部被显影液反应掉，暴露出光 刻胶下面的材料；而没有被曝光的光刻胶还在上面，遮盖住下面的材料。 下图可以很明显的看出来，显影液中红紫色的东西是反应掉的光阻 显影
刻蚀Etching √把样品放到刻蚀液(etchant)里刻蚀。刻蚀Zn0用的刻蚀液是盐酸，配好浓度，几秒 就可以了。为了更加精确控制，可以盐酸之后再加一步醋酸，因为醋酸的刻蚀速率比 盐酸慢很多。若刻蚀时间过长，导致侧向腐蚀，时间太长，下面可能就刻穿了（开玩 笑的，侧蚀速率比纵向慢的多)；时间过短，刻不完全。 √光刻胶不会和酸反应。这一步把没有被光刻胶覆盖的材料刻蚀掉，而被光刻胶遮盖住 的部分不受影响。 Zno Sio2 Si (6) 小 19
纳米材料基础与应用 19 ✓ 把样品放到刻蚀液（etchant）里刻蚀。刻蚀ZnO用的刻蚀液是盐酸，配好浓度，几秒 就可以了。为了更加精确控制，可以盐酸之后再加一步醋酸，因为醋酸的刻蚀速率比 盐酸慢很多。若刻蚀时间过长，导致侧向腐蚀，时间太长，下面可能就刻穿了（开玩 笑的，侧蚀速率比纵向慢的多）；时间过短，刻不完全。 ✓ 光刻胶不会和酸反应。这一步把没有被光刻胶覆盖的材料刻蚀掉，而被光刻胶遮盖住 的部分不受影响。 刻蚀 Etching
光刻技术制备硅纳米线 2d PDMS 光刻胶(0.4μm) Si [100nm Si(100nm) Si Si02(0.5um) (I)氧化： 紫外线 (2)冷却； 曝光显影 (3)氧化 一光刻线 111111111111111 Si 反应离子束刻 蚀去除光刻胶 氢氟酸剥离 d 一Si条纹 55nm Si纳米线 d=2μm. W=130nm 40nm 图8.12单根Si纳米线的光刻工艺 20
光刻技术制备硅纳米线 纳米材料基础与应用 20