MEMS光刻工艺（一）-图案转移

在微电子机械系统(MEMS)中,光刻技术通常指利用选择性曝光于某种辐射源(如光)将预定图案转移到光敏材料上。

光敏材料指在接触到辐射源时其物理特性会发生变化的材料。

如果我们通过屏蔽部分辐射源的方式选择性地将光敏材料曝光于辐射,则光敏材料上会转移辐射源的图案,这是因为接触到辐射的区域和未接触到的区域其性质会不同(如下图所示)。

将图案转移到光敏材料上。

本文将重点关注光学光刻,也就是使用可见光谱中的波长作为辐射源进行的光刻。

在微电子机械加工中进行光刻时,通常使用的光敏材料是光刻胶(也称为感光胶片,也使用其他光敏聚合物)。当光刻胶接触到特定波长的辐射源时,其对显影液的化学耐性会发生变化。

如果在选择性接触光源后,将光刻胶放入显影液中,它会蚀刻去其中一个区域(曝光的区域或未曝光区域)。如果曝光的材料被显影液蚀刻而且未曝光区域保持不变,则该材料被认为是正性光刻胶(如下图a所示)。如果曝光的材料对显影液有耐性而未曝光区域被蚀刻,则被视为负性光刻胶(如下图b所示)。

a)正性光刻胶的图案定义，b)负性光刻胶的图案定义。

光刻技术是微电子机械加工中最主要的图案定义机制。光敏材料主要是有机物,并不具备微机械技术人员感兴趣的各种材料性能。

然而,由于这项技术以经济的方式可以产生精细特征,所以光敏层常常被用作为在对底层进行蚀刻时的临时掩模,这样图案就可以转移到底层(如下图左所示)。光刻胶也可用于对进行光刻后沉积的材料进行图案化(如下图右所示)。

抗蚀剂随后被蚀刻掉，沉积在抗蚀剂上的材料被“剥离”。与使用抗蚀剂图案作为蚀刻掩模相比，用于将图案从抗蚀剂转移到另一层的沉积模板（剥离）方法不太常见。这样做的原因是抗蚀剂与大多数 MEMS 沉积工艺不兼容，通常是因为它不能承受高温并且可能成为污染源。

一旦图案被转移到另一层，抗蚀剂通常被剥离。这通常是必要的，因为抗蚀剂可能与进一步的微工艺加工步骤不相容。除去光刻胶还可以使器件表面更加崎岖,否则可能会影响后续的光刻工序。

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