Xem mẫu
- Quang khắc
- Kỹ thuật quang khắc (photolithography )
• Ứng dụng:
– Chế tạo vật liệu
– Linh kiện (MEMS) kích thước nhỏ (micrô)
– Vi mạch điện tử với hình dạng xác định
• Nguyên lý hoạt động:
– Sử dụng bức xạ ánh sáng làm biến đổi các chất cảm
quang phủ trên bề mặt để tạo ra hình ảnh cần tạo
- Photolithography
PR: photoresist Thuốc hiện: Developer Nước khử Ion: DI Water
Các hóa chất ăn mòn: NaOH; KOH: HNO3; HF…
Phòng sạch: Cleaning Room - What????????
- Quang khắc âm và dương
- Thiết bị quang khắc
- Kỹ Thuật So Mask
(Mask Alignment)
- Cấu tạo hệ quang khắc
1. Nguồn phát tia tử ngoại
2. Bộ khuyếch đại chùm tia
tử ngoại
3. Mặt nạ (photomask).
Mặt nạ là một tấm chắn
sáng được in trên đó các
chi tiết cần tạo
4. Thấu kính hội tụ để hội
tụ chùm ánh sáng đi ra
từ mặt nạ chiếu vào bề
mặt phiến cần tạo
5. Đế là phiến Si đã phủ các
lớp vật liệu và một lớp
cảm quang.
- Một số thuật ngữ
• Mặt nạ: là một tấm thủy tinh có hình ảnh.
Hình ảnh được tạo bằng cách ăn mòn có
chọn lọc lớp crom mỏng (khoảng 70 nm)
phủ trên tấm thủy tinh tạo vùng tối và
vùng sáng. Khi chiếu ánh sáng qua chỗ nào
không có crom thì cho ánh sáng đi qua,
chỗ nào có crom sẽ cản ánh sáng.
• Lớp cảm quang: là các chất hữu cơ bị rửa
trôi hoặc ăn mòn dưới các dung dịch tráng
rửa
– Cản quang dương: Là cản quang có tính
chất biến đổi sau khi ánh sáng chiếu vào sẽ
bị hòa tan trong các dung dịch tráng rửa.
– Cản quang âm: Là cản quang có tính chất
biến đổi sau khi ánh sáng chiếu vào thì Cr
không bị hòa tan trong các dung dịch tráng
rửa.
• Dung dịch tráng rửa: Dung môi hữu cơ có
khả năng hòa tan vật liệu cảm quang
- Qui trình Quang khắc
1. Xử lý bề mặt của đế
1. Phủ chất cản quang (photoresist)
bằng kỹ thuật quay phủ (spin
coating).
2. Chiếu chùm AS qua mặt nạ chắn
sáng, chùm tia sẽ hội tụ in trên đế
đã phủ cản quang tạo ra hình ảnh
của chi tiết cần tạo.
1. Chỉ có vùng cảm quang dương
được chiếu sáng sẽ bị thay đổi
tính chất => bị hòa tan trong
dung dịch tráng rửa. Tráng rửa
loại bỏ vùng cản quang đã bị
chiếu sáng tạo ra hình dáng theo
mặt nạ chắn sáng
1. Phủ các lớp vật liệu cần tạo lên
trên
2. Loại bỏ lớp cản quang dư bằng
cách hòa tan trong dung môi hữu
cơ => chỉ còn phần vật liệu có
hình dạng như đã tạo
- Qui trình kỹ thuật “liftoff”
1. Xử lý bề mặt của đế
1. Phủ chất cản quang dương lên đế
2. Chiếu chùm điện tử hội tụ trên đế để
làm thay đổi tính chất lớp cản quang
theo hình của chi tiết cần tạo.
1. Phần bị chiếu chùm điện tử sẽ bị thay
đổi tính chất => bị hòa tan trong dung
dịch tráng rửa. Tráng rửa loại bỏ vùng
cản quang đã bị chiếu
1. Phủ các lớp vật liệu cần tạo lên trên
2. Loại bỏ lớp cản quang dư bằng cách
hòa tan trong dung môi hữu cơ => chỉ
còn phần vật liệu có hình dạng như đã
tạo
- Qui trình kỹ thuật ăn mòn
1. Xử lý bề mặt của đế
2. Phủ vật liệu cần tạo lên đế
1. Phủ tiếp lớp cản quang âm lên đế
2. Chiếu chùm điện tử hội tụ trên đế để làm
thay đổi tính chất lớp cản quang theo hình
của chi tiết cần tạo.
1. Phần bị chiếu chùm điện tử sẽ bị thay đổi
tính chất => không bị hòa tan trong dung
dịch tráng rửa => bảo vệ phần vật liệu bên
dưới.
2. Tráng rửa loại bỏ vùng cản quang không đã
bị chiếu
3. Đưa vào buồng ăn mòn, phần vật liệu không
có cản quang sẽ bị ăn mòn. Phần được bảo
vệ được giữ lại có hình dạng của cản quang.
1. Loại bỏ lớp cản quang dư bằng cách hòa tan
trong dung môi hữu cơ => chỉ còn phần vật
liệu có hình dạng như đã tạo
- Qui trình ăn mòn
• Ăn mòn khô (dry etching): • Ăn mòn ướt (wet etching):
– Sử dụng các plasma hoặc hỗn – dùng các dung dịch hóa chất
hợp khí có tính phá hủy mạnh để hòa tan vật liệu...
(CH4/O2/H2, F2...) – Ăn mòn theo tất cả các hướng
– Ưu điểm: Ăn mòn có định
hướng
- Kỹ thuật quang khắc (photolithography )
• Ưu điểm:
– Chế tạo kích thước micro
– Rẻ tiền, nhanh
– Sử dụng phổ biến trong công nghiệp
– Kích thước nhỏ nhất là 50 nm
• Hạn chế:
– Ánh sáng bị nhiễu xạ nên không thể hội tụ chùm sáng
xuống kích cỡ quá nhỏ
– Không thể chế tạo các chi tiết có kích thước nano
– Để chế tạo các chi tiết nhỏ
- khắc chùm điện tử
- Kỹ thuật khắc hình bằng chùm điện tử (EBeam)
• Ứng dụng:
– Chế tạo vật liệu
– Linh kiện (NEMS) kích thước nhỏ (nanô)
– Vi mạch điện tử với hình dạng xác định
• Nguyên lý hoạt động:
– Sử dụng chùm điện tử năng lượng cao hội tụ làm
biến đổi các chất cảm quang phủ trên bề mặt để tạo
ra hình ảnh cần tạo
- Thiết bị quang khắc chùm điện tử
- Cấu tạo hệ quang khắc chùm điện tử
1. Nguồn phát chùm điện tử có
năng lượng cao
2. Thấu kính từ để khuyếch
đại khuếch đại và thu hẹp
chùm điện tử
3. Cuộn dây điều khiển để
quét điện tử chính xác theo
chi tiết cần tạo
4. Sau khi được điều khiển,
chùm điện tử được chiếu
trực tiếp lên bề mặt mẫu cần
tạo mà không cần mặt nạ
tạo hình
5. Hai phương pháp:
• Kỹ thuật "loại bỏ“
(liftoff)
• Kỹ thuật ăn mòn (etching)
- Kỹ thuật quang khắc chùm điện tử
• Ưu điểm:
– Chế tạo kích thước nanô
– Chậm, đắt tiền
– Có thể tạo các chi tiết có độ phân giải cao và kích thước
nhỏ hơn rất nhiều so với quang khắc (vài nanô)
– Dễ dàng tạo các chi tiết phức tạp.
– Không cần mặt nạ
• Hạn chế:
– Phương pháp EBL chậm hơn nhiều so với quang khắc
– Đắt tiền
nguon tai.lieu . vn
