Kỹ thuật quang khắc (photolithography) là kỹ thuật sử dụng trong công nghệ bán dẫn và công nghệ vật liệu nhằm tạo ra các chi tiết của vật liệu và linh kiện với hình dạng và kích thước xác định bằng cách sử dụng bức xạ ánh sáng làm biến đổi các chất cảm quang phủ trên bề mặt vật liệu để tạo ra hình ảnh cần tạo. Phương pháp này được sử dụng phổ biến trong công nghiệp bán dẫn và vi điện tử cấu trúc.
Thiết bị quang khắc được sử dụng: OAI MDL 800 SERIES đặt tại phòng sạch thuộc Trung tâm Nano và Năng lượng, trường ĐHKHTN, ĐHQGHN.
Hình 2.10: Thiết bị quang khắc OAI MDL 800 SERIES
Chất cảm quang được sử dụng trong khi tiến hành quang khắc là AZ5214e một chất cảm quang thông dụng, chịu được nhiệt độ cao, bền với môi trường trung tính nên phù hợp với dung dịch mạ và nhiệt độ trong quá trình mạ. AZ5214e có tính chất của loại cảm quang dương. Tức là phần được ánh sáng chiếu vào sẽ được giữ lại sau khi xử lý bằng dung dịch tẩy rửa (developer), phần không được chiếu sáng vào sẽ trôi đi để lại cấu trúc cần tạo sau khi quang khắc. Mặt nạ chắn sáng (mask) được đặt làm tại nước ngoài và phù hợp với chất cảm quang dương.
Các bước thực hiện quá trình phủ quay AZ5214e: - Chu trình 1: Quay 500 vòng/phút trong 5 giây
- Chu trình 2: Tăng tốc độ lên 4000 vòng/phút trong 30 giây
- Chu trình 3: Giảm xuống 500 vòng/phút trong 10 giây sau đó dừng lại.
Sau đó được ủ nhiệt ở 110 oC trong 50 giây, thời gian chiếu sáng bằng thiết bị quang khắc là 5 giây, tiếp tục được ủ nhiệt ở 120 oC trong 120 giây. Lớp phủ chất cảm quang sau khi phủ quay có chiều dày khoảng 2,5 micromet. Cuối cùng cho vào dung dịch tẩy rửa chuyên dùng cho chất cảm quang AZ5214e để loại bỏ những phần không được tia tử ngoại chiếu vào, đó chính là những vị trí lộ ra bề mặt nhôm để thực hiện mạ không điện cực nickel tạo thành những cột nickel để ứng dụng trong các linh kiện khác nhau.
Thiết bị phủ quay: MODEL WS-650MZ 23 MPPB tại phòng sạch Trung tâm Nano và Năng lượng, Đại học Khoa học Tự nhiên, ĐHQGHN.
Hình 2.11: Máy phủ quay.
Mặt nạ chắn sáng chế tạo bao gồm 4 vị trí khác nhau trong đó cấu trúc giống nhau chỉ khác nhau về kích thước các vị trí để mạ nickel không điện cực. Ở vị trí số 4 kích thước vị trí là lớn nhất. Ở vị trí số 1 là nhỏ nhất. Trong luận văn sẽ thực hiện mạ tại các vị trí số 4 trước sau đó sẽ thu nhỏ kích thước thực hiện mạ trên vị trí số 1.
Cấu trúc mask ở vị trí số 1:
Hình 2.13: Cấu trúc vị trí chọn lọc thực hiện mạ nickel
Tại các vị trí được chọn để mạ nickel không điện cực cấu trúc nano, sau khi tiến hành mạ nickel không điện cực, nickel sẽ được đổ đầy vào vị trí cần thực hiện, sau khi loại bỏ phần chất cảm quang AZ5214e thì sẽ để lộ ra cột nickel đang cần chế tạo.