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纳米激光光刻系统使用流程技术规范

更新时间:2025-06-20  |  点击率:112
  纳米激光光刻系统是微纳加工的核心设备,可实现高精度图形直写。以下是其标准化操作流程:
  一、系统启动与准备工作
  1. 环境准备
  - 洁净度:确保操作间达到Class 1000及以上洁净标准,温湿度控制在20±1℃、40-60%RH。
  - 设备自检:开启主控计算机与激光光源,运行系统诊断程序,检查光束偏振态、光强稳定性(波动<5%)及XYθ运动台定位精度(重复性≤±1μm)。
  2. 参数预设
  - 加载图形文件:将设计好的图形(GDSII/DXF格式)导入控制软件,设置曝光路径规划(蛇形/环形扫描)与剂量补偿参数。
  - 激光参数初始化:根据光刻胶特性选择波长(如355nm/405nm紫外激光),设定基础功率(1-10mW)、脉冲宽度(10-100ns)及扫描速度(10-100μm/s)。
  二、基片预处理与涂胶
  1. 基片清洗
  - 超声清洗:依次使用丙酮、异丙醇、去离子水各超声10分钟,氮气吹干。
  - 氧等离子体处理:功率100W处理30秒,增强表面亲水性。
  2. 光刻胶涂覆
  - 旋涂工艺:正胶(如AR-P 5350)以3000rpm旋涂60秒,胶厚通过转速-粘度曲线控制(典型值50-200nm)。
  - 前烘:90℃热板烘烤60秒,挥发溶剂并提升粘附力。
  三、曝光对准与图形写入
  1. 定位与调焦
  - 标记识别:使用红外CCD摄像头采集基片对准标记,机械对准误差<±1μm。
  - 自动调焦:通过激光反射强度反馈调整物镜位置,确保焦点位于光刻胶表面±50nm。
  2. 曝光执行
  - 剂量测试:选取测试区域进行阶梯曝光(剂量梯度5-30mJ/cm²),显影后测定最佳曝光量。
  - 动态调参:曝光过程中实时监测光束能量波动,闭环反馈调节激光功率,维持线宽一致性(3σ≤5%)。
  四、显影与后处理
  1. 显影控制
  - 显影液配制:AZ 726 MIF显影液按1:4稀释,温度20±0.5℃。
  - 显影操作:喷淋显影30秒,辅以10秒轻柔晃动,DI水冲洗后氮气吹干。
  2. 图形检验
  - 光学检测:使用SEM/AFM测量线宽、侧壁角度(典型87°±2°)及粗糙度(Ra<1nm)。
  - 套刻误差补偿:基于检测结果修正下一次曝光的位移偏移量。
  五、系统维护与安全规范
  1. 日常维护
  - 光学系统清洁:每周用氮气吹扫物镜组,每月更换滤光片。
  - 运动部件润滑:线性导轨每百次使用涂抹精密润滑油。
  2. 安全操作
  - 激光防护:曝光时关闭舱门,佩戴OD5+防护眼镜。
  - 危化品管理:显影液废液分类收集,光刻胶存储于防爆柜。
  六、异常处理指南
  - 焦点漂移:重启自动调焦程序,检查气压稳定性。
  - 图形畸变:校准运动台螺距误差,更新热膨胀补偿系数。
  - 胶残留:延长氧等离子体去胶时间至120秒。

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