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* 光刻胶 基底 入射电子束 (a)不同能量电子在光刻胶中的深度分布） (b) 光刻胶内电子的邻近效应 图10.2 电子能量对曝光的影响 二、 电子束光刻法 电子束光刻法是利用聚焦后的电子束在感光膜上准确地扫描出所需要的图案的方法。电子波长约0.2?～0.05?，可分辨的几何尺寸小于0.1μm，因而可以得到极高的加工精度，对于光学掩模的生产具有重要的意义。 当光刻胶较厚时，在入射初期电子因能量较高运动方向基本不变，但随能量降低，散射将使其运动方向发生改变，最后电子在光刻胶内形成上窄下宽的“烧瓶状”实体。 * 相对于光学光刻法电子束光刻法还具有如下特点： 1）电子束波长短，衍射现象可忽略，因此分辨率高； 2）能在计算机控制下不用掩模直接在硅晶片上生成特征尺寸在亚微米范围内的图案； 3）可用计算机进行不同图案的套准，精度很高。 电子束光刻法没有普遍应用在生产中的原因在于： 1）邻近效应降低了其分辨率； 2）与光学方法相比，曝光速度较慢。 * 三、 离子束光刻法 除离子源外，离子束曝光系统和电子束曝光系统的主要结构是相同的，它的基本工作原理是，通过计算机来控制离子束使其按照设定好的方式运动，利用被加速和被聚焦的离子直接在对离子敏感的光刻胶上形成图形而无需掩模。 离子束光刻法的主要优点： 1） 邻近效应很小，这是因为离子的质量较大，不大可能如同电子般发生大于90° 的散射而运动到邻近光刻胶区域的现象； 2）光敏性高，这是由于离子在单位距离上聚集的能量比电子束要高得多； 3）分辨率高，特征尺寸可以小于10nm； 4）可修复光学掩模（将掩模上多余的铬去掉）； 5）直接离子刻蚀（无需掩模），甚至可以无需光刻胶。 * 缺点： 1）难以得到稳定的离子源。此外，能量在1MeV以下的重离子的 穿入深度仅在30nm ~500nm范围内; 2） 并且离子能穿过的最大深度是固定的，因此离子光刻法只能在很薄的层上形成图形。 3）离子束曝光设备很可能不能解决连续刻写系统的通过量问题。 　离子束光刻法最有吸引力之处是它可以同时进行刻蚀，因而有可能把曝光和刻蚀在同一工序中完成。但对于离子束的聚焦技术还没有电子束的成熟，还处于实验室研究阶段。 * 四、 X射线光刻法 X射线的波长比紫外线短2～3个数量级，用作曝光源时可提高光刻图形的分辨率，除了波束不平行容易导致畸变外，采用X射线管和等离子源的最大缺点在于X射线产生和曝光的效率低下，在工业应用中还不够经济。 而采用同步加速器辐射产生的X射线则具备下列优点：连续光谱分布；方向性强，平行度高；亮度高；时间精度在10-12秒范围内；偏振；长时间的高稳定性；可精确计算等等，就亮度和平行度而言，这种光源完全能够满足光刻法要求的边界条件。 多年来人们一直讨论X射线光刻法在半导体制造业中的应用，目前存在的主要技术问题是，掩模技术对掩模载体薄片的稳定性以及校正的精确性提出了极高的要求。近年来由于光学光刻领域取得了显著成就，使得可制造的最小结构尺寸不断缩小，因此推迟了X射线光刻技术的应用。但采用同步加速辐射的X射线光刻法，以其独特的光谱特性在制作微光学和微机械结构中发挥了重要的作用。 * 9.2 刻蚀 1.刻蚀 是紧随光刻之后的微细加工技术，是指将基底薄膜上没有被光刻胶覆盖的部分以化学反应或者物理轰击作用的方式加以去除，以转移掩模图案到薄膜上的一种加工方法。 湿法刻蚀：湿法是指采用化学溶液腐蚀的方法，其机理是使溶液内物质跟薄膜材料发生化学反应生成易溶物。通常硝酸和氢氟酸的混合溶液可 以刻蚀各向同性的材料，碱性溶液可以刻蚀各向异性的材料。 干法刻蚀。干法刻蚀则是利用气体相或等离子体来进行的，在离子对薄膜表面进行轰击的同时，气体活性原子或原子团跟薄膜材料反应生成挥发性的物质被真空系统带走，从而达到刻蚀的目的。 * 2. 湿法刻蚀 在硅的微机械加工中，由于具有操作简单、设备价格低廉等优点，湿法刻蚀仍有广泛的用途。 因侧壁的腐蚀可能会导致线宽增大，当线宽要求小于3μm时通常被干法刻蚀所代替。 根据不同加工要求，微机械领域通常使用的刻蚀剂包括： HNA溶液（HF溶液+HNO3溶液+CH3COOH溶液+H2O的混合液） 碱性氢氧化物溶液（以KOH溶液最普遍） 氢氧化铵溶液（如NH4OH、氢氧化四乙铵、氢氧化四甲基铵的水溶液，后二者可分别缩写为TEAH和TMAH） 乙烯二胺-邻苯二酚溶液（通常称为EDP或EDW）等等， 分别具有不同的刻蚀特性和用于不同材料的刻蚀。其中，除HNA溶液为各向同性的刻蚀外，其他几种溶液均为各向异性刻蚀，