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2.2 应用 ? ( 1 )印刷工业上印刷版的制作 ? ( 2 )用于诸如微电子技术、计算机技术等 的各种印刷电路、集成电路、柔性印刷电 路、各类高导磁铁芯片的微细加工。 ? ( 3 )复制传统加工方法难以获得的复杂图 案、花纹、文字等的加工。 2. 光刻加工的原理和工艺 (1 )光刻加工的原理、特点和应用范围 ? 光刻是利用 光致抗蚀剂 的光化学反应特点,将掩膜版 上的图形精确的印制在涂有光致抗蚀剂的衬底表面, 再利用光致抗蚀剂的耐腐蚀特性,对衬底表面进行腐 蚀,可获得极为复杂的精细图形。 ? 光致抗蚀剂,由感光树脂、增感剂(见光谱增感染料)和溶剂三种主 要成分组成的对光敏感的混合液体。感光树脂经光照后,在曝光区能 很快地发生光固化反应,使得这种材料的物理性能,特别是溶解性、 亲合性等发生明显变化。经适当的溶剂处理,溶去可溶性部分,得到 所需图像 。 ? 光刻的精度极高,尺寸精度可达 0.01 ~ 0.005mm ,是半导体器件和集成电路制造中 的关键工艺之一。 ? 利用光刻原理还可制造一些精密产品的零 部件,如刻线尺、刻度盘、光栅、细孔金 属网板、电路布线板、晶闸管元件等。 (2 )光刻的工艺过程 原图 曝光 显影 坚模 去胶 腐蚀 前烘 衬底 加工 涂光 刻胶 光刻掩膜 版制备 1) 原图和掩模版的制备 原图制备首先在透明或半透明的聚脂基板上,涂覆一 层醋酸乙烯树脂系的红色可剥性薄膜,然后把所需的 图形按一定比例 放大几倍至几百倍 ,用绘图机刻制可 剥性薄膜,把不需要部分的薄膜剥掉,制成 原图 。 在 半导体集成电路 的光刻中,为了获得精确的掩膜版 ,需要先利用初缩照相机把原图缩小制成初缩版然后 采用分步重复照相机将初缩版精缩,使图形进一步缩 小,从而获得尺寸精确的照相底版。再把照相底版用 接触复印法,将图形印制到涂有光刻胶的高纯度铬薄 膜板上,经过腐蚀,即获得金属薄膜图形掩膜版。 2) 涂覆光致抗蚀剂 光致抗蚀剂是光刻工艺的基础,它是一种对 光敏感的高分子溶液。根据其光化学特点,可分 为正性和负性两类。 凡能用显影液把感光部分溶除而得到和掩模 版上挡光图形相同的抗蚀涂层的一类光致抗蚀剂 ,称为 正性光致抗蚀剂 ,反之则为 负性光致抗蚀 剂 。 在半导体工业中常用的光致抗蚀剂有:聚乙 烯醇一肉桂酸脂泵 ( 负性 ) 、双迭氮系 ( 负性 ) 和酯 - 二迭氮系 ( 正性 ) 等。 3) 曝光 曝光光源的波长应与光刻胶感光范围相适应, 一般采用 紫外光 ,其波长约 0.4 μm。 曝光方式常用的有 接触式曝法 ,即将掩模版与 涂有光致抗蚀剂的衬底表面紧密接触而进行曝光。 另一种曝光方式是采用 光学投影曝光 ,此时掩模版 不与衬底表面直接接触。 随着电子工业的发展,对精度要求更高的精细图形 进行光刻时,其最细的线条宽度要求到 1 μm以下,紫外 光已不能满足要求,需采用电子束、离子束或 x 射线等 曝光新技术。电子束曝光可以刻出宽度为 0.25 μm的细 线条。 4) 腐蚀 不同的光刻材料需采用不同的腐蚀液。腐蚀 的方法有多种,如化学腐蚀、电解腐蚀、离子腐 蚀等,其中常用的是化学腐蚀法。即采用化学溶 液对带有光致抗蚀剂层的衬底表面进行腐蚀。 5) 去胶 为去除腐蚀后残留在衬底表面的抗蚀胶 膜,可采用氧化去胶法,即使用强氧化剂 ( 如硫酸 - 过氧化氢混合液等 ) ,将胶膜氧化破 坏而去除。也可采用丙酮,甲苯等有机溶剂 去胶。 光化学蚀刻样件 41 三、化学抛光 ? 化学抛光的目的是改善工件表面粗糙度或使表面平滑 化和光泽化。 ? 1. 化学抛光 ? 1.1 原理 ? 一般是用硝酸或磷酸等氧化剂溶液,在一定条件下,使工件表 面氧化,此氧化层又能逐渐溶入溶液,表面微凸起处被氧化较 快较多,微凹处则被氧化较慢较少。同样凸起处的氧化层又比 凹处更多、更快的扩散、溶解于酸性溶液中因此使加工表面逐 渐被整平,达到表面平滑化和光泽化。 1.2 化学抛光的特点 ? 可以大面或多件抛光薄壁、低刚度零件,可以抛 光内表面和形状复杂的零件,不需外加电源、设 备,操作简单,成本低。 ? 其缺点是化学抛光效果比电解抛光效果差,且抛 光液用后处理较麻烦。 1.3 化学抛光的工艺要求及应用 (1) 金属的化学抛光 ? 常用硝酸、磷酸、硫酸、盐酸等酸性溶液抛光 铝、铝合金、钼、钼合金、碳钢及不锈钢等。 抛光时必须严格控制
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