传统光学曝光是指以紫外光(波长为012～014μm)或者远紫外光来实现的曝光工艺。传统光学曝光有两种基本方式:阴影式曝光(shadowprinting)和投影式曝光(projectionprinting)。阴影式曝光技术中,掩膜直 接与晶片接触实现曝光的,叫接触式曝光;掩膜与晶片保持一间隙实现曝光的,叫接近式曝光。接触式曝光技术比较简单,能获得较高分辨率(约1μm),但掩膜 与晶片间容易夹入灰尘颗粒,造成掩膜性损伤,降低成品率。接近式曝光不会带来灰尘颗粒损伤,但掩膜和晶片间的间隙(一般为10～50μm)能导致光衍 射误差,降低分辨率。
投影式曝光是利用光学投影成像的原理,通过投影物镜将掩膜版大规模集成电路等的图形的像(1∶1像或缩小像),投影到涂有感光胶的晶片上,完成图形转移。 掩膜图形晶片离掩膜有几厘米远,掩膜图形被逐块聚焦成像投影到晶片上,并通过扫描或分步重复完成整个晶片表面的曝光。投影式曝光技术能够得到接触式曝光的 分辨力,而且又能避免接触曝光易损伤和玷污掩膜版的弊端。目前光学光刻技术虽然是主流技术,但光学曝光技术还有一定的局限性,首先是光学衍射效应的限制; 光学系统的数值孔径和光学畸变也导致光学曝光的局限;另外光源和抗蚀剂也是光学光刻无法逾越的障碍。
光学曝光在微/纳加工技术中的主要应用有:
1、用于大 规模 集成电路芯片的制作。目前曝光已经达到线宽为0107μm,一个晶体管面积仅仅为百万分之一平方毫米,是当今超大规模集成电路制造生产线上应用、 技术进步、生命力的光刻技术。
2、用于大批量生产微机械或微机电系统(MicroElec2troMechanicalSystem,MEMS)器件,尤其是信息MEMS 和生物MEMS。美国采用光学投影光刻工艺已在硅片上加工出纳米级微型静电马达、微流量控制泵、可注 入人的血管的微型机器人和实验、演示用的微型机器人。
3、用于微光机电系统 (MicroOpticElectroMechanicalSystem,MOEMS)制作,即在芯片上同时集成微光学、微机械和微电子.
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