微纳加工 | 光刻-光学光刻篇
在纳米和微加工技术的背景下，光刻用于在基板表面上应用图案，以便随后将其转移到下面的基板上。
光学光刻使用光将图案从母版（光掩模）复制到基板上。这个过程与传统的负⽚摄影复制非常相似。将光敏聚合物（光刻胶）涂敷到基材上，然后通过光掩模曝光。曝光的光刻胶发生化学反应，导致溶解度发生变化。随后将其用于溶解部分光刻胶，留下图案化的光刻胶。有几种不同的光刻技术，例如接触、投影、浸没和⼲涉，以及基于紫外、深紫外、极紫外和X射线的方法。
非光学光刻涉及电子束、离子束或机械力以在抗蚀剂膜上创建图案。它们是电子束光刻(EBL)、聚焦离子束(FIB)光刻和纳米压印光刻(NIL)。以下部分将简要介绍这些技术及其局限性。
光源
紫外光源通常用于光刻。这不仅是因为短波⻓导致更好的图像分辨率，还因为对紫外光敏感的光化学物质的⼴泛使用。汞蒸气灯仍然是光刻中的主要紫外光源，其发射线分别为405nm（h线）、365nm（i线）和254nm。其中，使用最多的是365nm（i-line），并且已经针对该光谱范围开发了许多光刻胶。需求为了获得越来越高的分辨率，⼈们开始使用深紫外光源，例如248和193nm的准分子激光器。目前正在开发13.5nm的EUV光源。在光刻应用中，照明强度必须在整个基板表面上保持一致。高斯光束是不可接受的，需要消除来自激光源的散斑图案。因此，花费大量精力将光束整形为平坦、均匀的轮廓。
光刻胶
光刻胶是溶剂中的光敏有机聚合物，最常通过旋涂施加到基材上。光刻胶由光敏化合物、树脂和溶剂组成。溶剂的目的只是为了让光刻胶被旋涂。在旋涂步骤之后，通过加热光刻胶去除溶剂。树脂是用于后续图案转移的光刻胶的结构成分。在i-line(365nm)光刻胶中，最常用的树脂是酚醛树脂（属于酚醛系列）。光活性化合物是重氮萘醌(DNQ)。暴露于紫外线后，DNQ会释放出一种光酸，从而增加树脂的溶解度。这种类型的光刻胶也被称为正性光刻胶，因为曝光的区域最终会被去除，而未曝光的区域将保留下来。溶解度的动态范围可以大于三个数量级并且高度非线性，这就是光刻技术具有出色对⽐度的原因。
曝光量通常以毫焦⽿每平方厘米(mJ/cm2)为单位进行测量。这是以mW/cm2为单位的照明强度乘以曝光时间。典型剂量值范围为50⾄500mJ/cm2。
一种常⻅的变体是负性光刻胶。这些光刻胶具有相反的行为，其中光刻胶的溶解度在曝光后降低。
光掩膜
光掩模是透明的玻璃基板，在其上形成金属图案以阻挡光的传输。这种金属通常是铬，因为它对玻璃具有出色的附着力，并且对紫外线波⻓非常不透明。标准光刻工艺用于创建光掩模，包括光刻胶的应用、曝光和图案转移到下面的铬层。
然而，对于曝光，而不是光掩模，扫描工具，如激光使用扫描仪或电子束扫描仪。紫外激光源（例如HeCd或ArF）用于光栅扫描整个表面的激光点，同时通过包含光掩模设计的软件驱动的快⻔打开或关闭激光束。假设HeCd激光器的波⻓为325nm，则可以实现的最小光斑尺⼨约为300nm。诸如线之类的二元特征可能需要该点的多个宽度。因此，通常宣传的激光写入光掩模的限制约为1毫米。当需要更小的特征时使用电子束写入。
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