光刻概述
光刻工艺概述

光刻工艺流程图步骤1、前处理2、匀胶3、前烘4、光刻5、显影6、坚膜7、腐蚀8、去胶一前处理(OAP)通常在150~200℃对基片进行烘考以去除表面水份,以增强光刻胶与硅片的粘附性。
(亲水表面与光刻胶的粘附性差,SI的亲水性最小,其次SIO2,最后PSI玻璃和BSI玻璃)OAP的主要成分为六甲基二硅烷,在提升光刻胶的粘附性工艺中,它起到的作用不是增粘剂,而是改变SiO2的界面结构,变亲水表面为疏水表面。
OAP通常采用蒸汽涂布的方式,简单评价粘附性的好坏,可在前处理过的硅片上滴一滴水,通过测量水与硅片的接触角,角度越大,SI二、匀胶光刻胶通常采用旋涂方式,在硅片上得到一层厚度均匀的胶层。
影响胶厚的最主要因素:光刻胶的粘度及旋转速度。
次要因素:排风;回吸;胶泵压力;胶盘;温度。
胶厚的简单算法:光刻胶理论的最小胶厚的平方乘以理论的转速=目标光刻胶的胶厚的平方乘以目标转速例如:光刻胶理论厚度1微米需要转速3000转/分,那需要光刻胶厚度1.15微米时转速应为12 *3000/1.152三、前烘前烘的目的是为了驱除胶膜中残余的溶剂,消除胶膜的机械应力。
前烘的作用: 1)增强胶层的沾附能力;2)在接触式曝光中可以提高胶层与掩模板接触时的耐磨性能;3)可以提高和稳定胶层的感光灵敏度。
前烘是热处理过程,前烘通常的温度和时间:烘箱90~115℃ 30分钟热板90~120℃ 60~90秒四、光刻光刻胶经过前烘后,原来液态光刻胶在硅片表面上固化。
光刻的目的就是将掩膜版上的图形转移到硅片上。
曝光的设备分类接触式、接近式、投影式、步进式/扫描式、电子束曝光、软X射线曝光。
五、显影经过显影,正胶的曝光区域和负胶的非曝光区域被溶解,正胶的非曝光区域和负胶的曝光区域被保留下来,从而完成图形的转移工作。
正胶曝光区域经过曝光后,生成羧酸与碱性的显影液中和反应从而被溶解。
负胶的曝光区域经过曝光后产生胶联现象,不被显影液溶解。
而未曝光的区域则被显影液溶解掉。
0.35um光刻工艺

0.35um光刻工艺1. 光刻工艺概述,光刻工艺是微电子制造过程中的一项关键技术,通过将光刻胶涂覆在硅片上,然后使用光刻机将图形投射到光刻胶上,最后通过化学腐蚀等步骤来转移图形到硅片上。
0.35um光刻工艺是指在这个过程中所使用的光刻胶的分辨率为0.35微米。
2. 分辨率,分辨率是光刻工艺中一个重要的指标,它决定了工艺可以实现多细小的结构。
0.35um的分辨率意味着该工艺可以制造出最小线宽为0.35微米的结构。
3. 应用领域,0.35um光刻工艺在微电子制造中有广泛的应用。
它适用于制造一些较为简单的电子元件和集成电路,例如逻辑门电路、存储器等。
虽然在现代微电子制造中,0.35um光刻工艺已经相对较老,但在一些特定的应用领域仍然具有一定的市场需求。
4. 工艺特点,0.35um光刻工艺具有一些特点。
首先,相对于更高分辨率的工艺,0.35um光刻工艺更容易实现,成本相对较低。
其次,0.35um工艺的制造设备和工艺流程已经相对成熟,稳定性较高,可靠性较好。
然而,由于分辨率相对较低,0.35um工艺无法满足现代微电子制造对更高集成度和更小尺寸的要求。
5. 工艺发展趋势,随着科技的不断进步,微电子制造对更高分辨率的需求不断增加。
因此,0.35um光刻工艺已经逐渐被更先进的工艺所取代,例如0.25um、0.18um、0.13um甚至更小的工艺。
这些更高分辨率的工艺可以实现更小尺寸的结构,提高集成度和性能。
综上所述,0.35um光刻工艺是一种用于微电子制造的工艺,它具有一定的应用领域和特点。
然而,随着技术的进步,更高分辨率的工艺已经逐渐取代了0.35um工艺。
希望以上回答能满足你的需求。
苏大维格光刻机的原理

苏大维格光刻机的原理引言:苏大维格光刻机是一种常用于半导体制造工艺中的关键设备,它通过光刻技术实现对硅片上微米级结构的精确制作。
本文将介绍苏大维格光刻机的原理及其在半导体工艺中的应用。
一、光刻技术概述光刻技术是一种通过光敏感物质的光化学反应来制作微米级结构的方法。
在光刻过程中,光刻胶被涂覆在硅片表面,然后使用光刻机将光刻胶上的图案通过光源的照射进行显影、暴光、退火等处理,最终形成所需的微米级结构。
二、苏大维格光刻机的基本原理苏大维格光刻机采用的是投影式光刻技术,它的基本原理是通过将掩模上的图案投影到硅片上,利用光刻胶的光敏化反应将图案转移到硅片上。
1. 光源系统苏大维格光刻机采用的是紫外光源,通常使用的是高压汞灯。
高压汞灯的特点是光谱范围广,适用于不同的光刻胶材料。
2. 掩模系统掩模是光刻过程中起到图案传输作用的关键部件,它上面刻有所需的微米级图案。
苏大维格光刻机的掩模系统采用了高精度的掩模台,能够对掩模进行精确的定位和对准。
3. 投影系统苏大维格光刻机的投影系统采用了光学透镜和反射镜的组合,通过将掩模上的图案投影到硅片上。
投影系统的关键是保证光学系统的分辨率和光学畸变控制。
4. 显影系统在光刻胶上暴光后,需要进行显影处理。
苏大维格光刻机的显影系统采用了旋涂式显影装置,通过旋转硅片来实现显影剂的均匀覆盖和显影。
5. 定位系统苏大维格光刻机的定位系统采用了双重定位技术,即通过视觉定位和机械定位相结合的方式来实现对硅片和掩模的精确定位。
三、苏大维格光刻机在半导体工艺中的应用苏大维格光刻机在半导体工艺中有着广泛的应用,主要包括以下几个方面:1. 制作光刻胶图案苏大维格光刻机能够将掩模上的图案投影到光刻胶上,并通过显影、暴光等处理形成所需的微米级结构。
这些结构可以用于制作晶体管、电容器等微电子器件。
2. 制作光掩膜光掩膜是半导体工艺中常用的掩模,用于传输图案到硅片上。
苏大维格光刻机能够将掩模上的图案进行投影,通过显影、暴光等处理形成所需的图案。
光刻机的分类和应用领域概述

光刻机的分类和应用领域概述光刻技术是一种非常重要的半导体制造工艺,在微电子行业中起着至关重要的作用。
光刻机是实现光刻技术的关键设备,用于将芯片上的电路图案转移到光刻胶或光刻掩模上。
本文将对光刻机的分类和应用领域进行概述,以便更好地了解这一技术的重要性和广泛应用。
光刻机可以根据不同的工作方式和光源类型进行分类。
根据工作方式,光刻机主要分为步进式光刻机(Stepper)和投影式光刻机(Scanner)两种。
步进式光刻机将掩模上的图案一步一步地移动,并以阶梯式的方式曝光,是早期应用较广泛的一种光刻机。
而投影式光刻机则通过使用透镜将整个图案进行投影,使得曝光过程更快速、高效。
投影式光刻机的曝光区域被称为“场”(Field),每个场的大小由透镜和光学系统决定。
此外,光刻机还可以根据光源类型进行分类。
常见的光源类型包括紫外线(UV)光源和可见光光源。
紫外线光刻机是最常用的一种类型,其波长通常为247 nm 或 365 nm,用于制造大多数的集成电路。
近年来,可见光光刻机也在某些特殊领域中得到应用,其波长通常为 405 nm 或更长。
光刻机广泛应用于半导体行业以及其他许多领域。
在半导体行业中,光刻机被使用于芯片制造的不同阶段,从设计到制造,都离不开这一关键设备。
在芯片制造的第一步,设计阶段,光刻机用于制造掩模,即将电路图案转移到光刻胶或硅片上。
随后,在芯片制造的加工阶段,光刻机将掩模上的图案投影到硅片上,并通过化学反应和蚀刻过程进行芯片的制造。
这些步骤的精确性和高效性对于芯片的质量和性能至关重要。
除了半导体行业,光刻机还广泛应用在其他领域,如光学元件制造、微纳制造、平板显示器制造以及生物医学领域等。
在光学元件制造中,光刻机用于制造光学薄膜、光学器件和光学芯片等。
在微纳制造中,光刻机用于制造微紧凑型装置和微细结构。
在平板显示器制造中,光刻机用于制造液晶显示器(LCD)和有机发光二极管显示器(OLED)。
在生物医学领域,光刻机主要用于生物芯片制造,用于生物实验和生物分析等领域。
光刻与刻蚀工艺

涂胶/显影技术
01
02
03
涂胶
在晶圆表面涂上一层光敏 胶,以保护非曝光区域并 提高图像对比度。
显影
用适当的溶剂去除曝光区 域的光敏胶,以形成所需 的图案。
控制胶厚
保持胶厚均匀,以避免图 像的扭曲和失真。
烘烤与曝光技术
烘烤
通过加热去除晶圆表面的湿气,以提高光敏胶的灵敏度和图像质 量。
曝光
将掩模图像投影到光敏胶上,通过光化学反应将图像转移到晶圆 上。
非接触式光刻
投影式非接触
利用光学系统将掩膜板上的图像投影到光刻胶涂层上,优点是无需直接接触,缺点是难度较高,需要精确的控 制系统。
电子束光刻
利用电子束在光刻胶上直接曝光,优点是分辨率高、无需掩膜板,缺点是生产效率低。
投影式光刻
接触式投影
掩膜板与光刻胶涂层之间保持接触,通过投影系统将图像投影到光刻胶上,优点是操作简单、高效, 缺点是图像质量可能受到掩膜板损伤和光刻胶污染的影响。
要点二
损伤控制
是指在刻蚀过程中避免对材料产生损伤。对于某些特殊 材料,如脆性材料,损伤控制尤为重要。如果刻蚀过程 中产生过多损伤,可能会导致材料性能下降甚至破裂。
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光刻工艺的基本步骤
涂胶
将光刻胶涂敷在硅片表面,以形成 光刻胶层。
烘烤
通过烘烤使光刻胶层干燥并固化。
曝光
将掩膜版上的图形对准硅片上的光 刻胶层,并使用曝光设备将图形转 移到光刻胶上。
显影
使用显影液将曝光后的光刻胶进行 化学处理,使图形更加清晰地展现 出来。
光刻工艺的重要性
光刻工艺是半导体制造中的关键环节,直接影响芯片的制造 质量和性能。
光学光刻

缺点:掩模版与晶片易损伤,成品率低
接近式 优点:掩模版寿命长,成本低 缺点:衍射效应严重,影响分辨率 全反射 优点:无像差,无驻波效应影响 缺点:数值孔径小,分辨率低 优点:数值孔径大,分辨率高, 对硅片平整度要求低, 掩模制造方便 缺点:曝光效率低,设备昂贵
非 接 触 式 投影式
折射
在步进光刻机上通常有自动对准系统。为了提高对准效率,
可以先作一次人工对准。
掩模的热膨胀也会产生对准误差。为避免 8 英寸掩模产生
0.1 m 的膨胀,掩模的温度变化必须控制在 0.75C 左右。
10 小结
限制光学曝光方式的分辨率的主要因素是衍射效应。最早 使用的接触式光刻机,分辨率可到 1 m以下,但容易损伤掩模 和硅片。解决的办法是使用接近式光刻机,但要影响分辨率。 介绍了具有亚微米分辨率的投影曝光系统。为了解决分辨率和
衬底处的光对制版技术提出了新的要求,如相移材料的 选择、制备与加工,制版软件中对相移层图形的设计等。
边缘相移掩模技术
四、光学邻近效应修正技术(OPC) 把掩模设想为一个曝光矩阵 M,由许多 0 和 1 的像素组成,
0 代表透明区,1 代表不透明区。当用这块掩模对硅片曝光后,
NA
式中,k1 是与光刻胶的光强响应特性有关的常数,约为 0.75 。 NA 为镜头的数值孔径,
NA n sin
n 为折射率, 为半接收角。NA 的典型值是 0.16 到 0.8。 增大 NA 可以提高分辨率,但受到焦深的限制。
焦深 代表当硅片沿光路方向移动时能保持良好聚焦的移动 距离。投影式光刻机的焦深由 雷利第二公式 给出,即
最小可分辨的线宽为
Wmin k g g
式中,k 是与光刻胶处理工艺有关的常数,通常接近于 1。
光刻机生产助力智能手机领域的创新

光刻机生产助力智能手机领域的创新随着科技的不断进步和人们对智能手机的需求增加,智能手机制造领域迅速发展。
其中,光刻技术在智能手机生产中起到关键作用,为其带来了创新和突破。
本文将讨论光刻机生产如何助力智能手机领域的创新。
一、光刻技术概述光刻技术是一种将芯片电路图案转移到硅片上的核心制造工艺。
在智能手机生产中,光刻机是保证芯片制造精度和稳定性的重要设备。
它通过对光刻胶的敏感性实现对图案的转印,使得芯片上的电路能够准确无误地制造出来。
二、光刻技术在智能手机领域的应用1. 精细图案制造光刻技术可以制造出微小且复杂的电路图案。
在智能手机芯片制造中,各种集成电路以及传感器都需要进行精细图案制造,光刻技术通过其高精度和高分辨率的特点,使得这些芯片能够实现更快、更安全、更稳定的运行。
2. 提高制造效率随着智能手机市场竞争的加剧,制造效率的提升成为制造商们迫切需要解决的问题。
光刻技术通过大幅提高芯片制造的速度和效率,使得智能手机的生产周期大幅缩短,从而更快地满足市场需求。
3. 创新产品的打开方式光刻技术在智能手机制造中的应用,为创新产品的打开方式提供了巨大的可能性。
例如,在曲面屏、柔性显示器等新型手机屏幕技术中,光刻技术能够实现对非常规形状的图案进行制备,推动了智能手机屏幕领域的创新和突破。
三、光刻技术的潜在挑战和解决方案1. 制造成本光刻技术的设备和材料成本较高,给智能手机制造商带来一定压力。
然而,随着技术的成熟和发展,光刻机制造商正在寻找降低设备成本的解决方案,同时,材料供应商也在不断提供性价比更高的材料。
2. 制造精度智能手机中的芯片制造需要高精度的图案转印,而光刻技术在这方面的限制是制造商们需要面对的挑战之一。
为了解决这个问题,制造商们正不断投入更多的研发资源,提高光刻机的精度,保证制造质量。
3. 新材料适应性随着新材料的不断涌现,光刻技术需要不断适应新的材料特性,以满足智能手机制造的需求。
制造商们正在加强与材料供应商的合作,持续改进和适应新材料的光刻工艺流程。
光刻技术光刻胶的发展总结_概述及解释说明

光刻技术光刻胶的发展总结概述及解释说明1. 引言1.1 概述光刻技术是一种高精度微纳加工技术,广泛应用于半导体制造、平板显示、集成电路等领域。
在光刻过程中,光刻胶作为一种重要的材料,起着关键性的作用。
它能够将图案准确地转移到基片上,并保证器件的高精度和高质量。
1.2 文章结构本文将从以下几个方面对光刻胶的发展进行概述和说明。
首先介绍光刻技术的基本原理和应用领域,包括其在半导体制造、平板显示和集成电路等行业的重要地位。
接着探讨光刻胶在光刻技术中的作用,解释其对图案转移过程的影响。
然后回顾了光刻胶的发展历程,包括初期阶段以及近年来新型材料在该领域中的应用。
此外,还探究了当前光刻胶研究的方向和趋势,以及与其相关的性能与工艺参数之间的关系分析。
最后得出结论,并对发展前景进行展望。
1.3 目的本文的目的是全面了解光刻胶的发展历程和性能特点,探讨其在光刻技术中的重要作用,并分析与之相关的关键因素。
通过深入研究光刻胶的发展和应用,可以为光刻技术领域的科研工作者提供参考和借鉴,促进该领域更加快速、高效地发展。
此外,对于从事相关产业或学术研究的人士而言,本文也可作为一份辅助资料和知识补充,为实际应用提供指导和支持。
2. 光刻技术的基本原理和应用光刻技术是一种微影技术,广泛应用于半导体制造、集成电路制造和微纳加工领域。
其基本原理是利用特定波长的紫外光通过掩膜将图案投射到光刻胶层上,并通过显影过程在光刻胶上形成所需的图案。
2.1 光刻技术的基本原理光刻技术基于光学衍射原理,利用紫外光与物质之间的相互作用实现微细图案的转移。
首先,将需要制造的图形模式转移至透明玻璃或石英板做成的掩膜上。
然后,将掩膜与待加工物(通常是硅片)放置在附近并对齐。
接下来,使用紫外光源照射掩膜,在掩膜上投射出所需的图案。
投射过程中,由于掩膜上图案只有部分区域可以透过或阻挡光线传播到底片表面,因此会在底片表面形成一个复制了掩模图案的强度分布。
最后,在显影过程中,选择合适的化学物质将未曝光区域的光刻胶溶解掉,留下所需图案的结构。
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《微电子学导论》课程报告题目:光刻工艺概述姓名:王泽卫学号:2011700214专业:材料科学与工程完成日期:2014年11月17日光刻工艺概述摘要:从半导体制造的初期,光刻就被认为是集成电路制造工艺发展的驱动力。
直到今天,集成电路正致力于把更多的器件和组合电路集成在一个芯片上,这种趋势仍在延续。
在半导体制造业发展的五十年来,正像摩尔定律所阐明的,相比于其他单个技术来说,光刻对芯片性能的发展有着革命性的贡献。
本文将从光刻的原理、工艺流程、以及目前先进的光刻工艺等几个方面对其进行介绍。
关键词:光刻原理、光刻工艺流程、先进光刻工艺一、光刻概述(一)光刻的概念及原理光刻就是利用照相复制与化学腐蚀相结合的技术,在工件表面制取精密、微细和复杂薄层图形的化学加工方法。
在光刻的过程中,使用光敏光刻胶材料和可控制的曝光在硅片表面形成三维图形。
光刻过程的其他说法是照相、光刻、掩膜、图形形成。
总的来说,光刻指的是将图形转移到转移到一个平面的任一复制过程。
因此,光刻有时就是指“复制”。
光刻的原理就是利用光致抗蚀剂(或称光刻胶)感光后因光化学反应而形成耐蚀性的特点,将掩模板上的图形刻制到被加工表面上。
在光刻的过程中,为获得令人满意的光刻图形,对光刻提出了几点要求:高分辨率;光刻胶高光敏性;精确对准;精确的工艺参数控制;低缺陷密度。
(二)光刻胶光刻胶也称为光致抗蚀剂,它是由感光树脂、增感剂和溶剂三部分组成的对光敏感的混合液体。
光刻胶主要用来将光刻掩模板上的图形转移到元件上。
根据光刻胶的化学反应机理和显影原理,可将其分为:正性光刻胶和负性光刻胶。
负性光刻胶把与掩膜版上图形相反的图形复制到硅片表面。
正性光刻胶把与掩膜版上相同的图形复制到硅片表面。
根据所能形成的图形的关键尺寸可将其分为:传统光刻胶(包括I线、G线和H线)和深紫外光刻胶。
传统的光刻胶只适用于线宽在0.35μm和以上的硅片非关键层,关键尺寸最小的是I线光刻胶。
深紫外光刻胶可用于制作0.25μm 及以下关键尺寸。
二、光刻工艺流程光刻工艺是一个复杂过程,它有很多影响其工艺宽容度的工艺变量。
例如较小的特征尺寸、对准偏差、掩膜层数以及硅片表面的清洁度等。
一般,将光刻工艺分为以下八个步骤:气相成底模处理;旋转涂胶;软烘(前烘);对准和曝光;曝光后烘焙(中烘);显影;坚膜烘焙;显影检查。
现将八个步骤分述如下:(一)步骤一:气相成底模处理光刻的第一步是清洗、脱水和硅片表面成底膜处理。
这些步骤的目的是增强硅片和光刻胶之间的粘附性。
清洗:硅片上的沾污物会造成光刻胶与硅片的粘附性很差,从而引起光刻胶的漂移问题,故需要清洗;脱水:光刻胶粘附要求严格的干燥表面,故需要脱水烘焙;成底模的作用是:提高粘附性,成底模所用试剂的成分是六甲基二硅胺烷。
(二)步骤二:旋转涂胶成底模处理后,硅片要立即采用旋转涂胶的方法涂上液相光刻胶材料。
旋转涂胶有四个基本的步骤:a、低速分滴;b、旋转铺开;c、旋转甩掉;d、溶剂挥发。
原光刻胶的溶剂约占65~85%,旋涂后约占10~20%。
决定光刻胶涂胶厚度的关键参数:光刻胶的黏度,黏度越低,光刻胶的厚度越薄;旋转速度,速度越快,厚度越薄。
影响光刻胶均匀性的参数:旋转加速度,加速越快越均匀;与旋转加速的时间点有关。
一般旋涂光刻胶的厚度与曝光的光源波长有关(因为不同级别的曝光波长对应不同的光刻胶种类和分辨率)。
(三)步骤三:软烘(前烘)光刻胶涂到硅片表面后必须经过软烘,软烘的目的是:a、将硅片上覆盖的光刻胶溶剂去除;b、增强光刻胶的粘附性以便在显影时使光刻胶可以很好地粘附;c、缓和在旋转过程中光刻胶胶膜内产生的应力;d、防止光刻胶沾到设备上(保持器械洁净)。
软烘提高了粘附性,提升了硅片上光刻胶的均匀性,在刻蚀中得到了更好地线宽控制。
(四)步骤四:对准和曝光对准和曝光工艺代表了现代光刻中的主要设备系统。
硅片首先被定位在光学系统的聚焦范围内。
硅片的对准标记与掩膜版上相似匹配的标记对准后,紫外光就通过光学系统和掩膜版图形投影。
1.对准掩膜版与涂了胶的硅片上的位置正确对准。
硅片表面可以是裸露的硅,但通常在其表面有一层事先确定的图形。
一旦对准,将掩膜版和硅片曝光,把掩膜版图形转移到涂胶的硅片上2.曝光曝光就是对涂有光刻胶的基片进行选择性的光化学反应,使接受到光照的光刻胶的光学特性发生改变。
曝光中最重要的两个参数是:曝光能量和焦距。
如果能量和焦距调整不好,就不能得到要求的分辨率和大小的图形。
表现为图形的关键尺寸超出要求的范围。
曝光方法及其设备详细介绍如下:(1)接触式曝光。
掩膜板直接与光刻胶层接触。
曝光出来的图形与掩膜板上的图形分辨率相当,设备简单。
缺点:光刻胶污染掩膜板;掩膜板的磨损,寿命很低(只能使用5~25次);分辨率>0.5μm。
(2)接近式曝光。
掩膜板与光刻胶层的略微分开,大约为10~50μm。
可以避免与光刻胶直接接触而引起的掩膜板损伤。
但是同时引入了衍射效应,降低了分辨率,最大分辨率仅为2~4μm。
(3)投影式曝光。
在掩膜板与光刻胶之间使用透镜聚集光实现曝光。
一般掩膜板的尺寸会以需要转移图形的4倍制作。
优点:提高了分辨率;掩膜板的制作更加容易;掩膜板上的缺陷影响减小。
投影式曝光又可分为扫描投影曝光和步进重复投影曝光。
步进重复投影曝光相比于扫描投影曝光:增大了每次曝光的视场;提供硅片表面不平整的补偿;提高整个硅片的尺寸均匀性。
但是,同时因为需要反向运动,增加了机械系统的精度要求。
(五)步骤五:曝光后烘焙(中烘)为了促进关键光刻胶的化学反应,对光刻胶进行曝光后烘焙是必须的。
对基于DNQ化学成分的常规I线胶,进行中烘减少了光刻胶中剩余的溶剂,从而提高了光刻胶的粘附性并减少了驻波损失。
对于CA DUV光刻胶,由于光刻胶在曝光过程中,光酸产生剂(PAG)在曝光区产生了一种酸,为使曝光的光刻胶能够在显影液中溶解,烘焙加热光刻胶,引起酸催化的去保护反应,从而使光刻胶能溶解于显影液。
(六)步骤六:显影显影是在硅片表面光刻胶中产生图形的关键步骤,显影就是用显影液溶解掉不需要的光刻胶,将光刻掩模板上的图形转移到光刻胶上。
显影的方法有以下几种:a、整盒硅片浸没式显影,缺点是:显影液消耗很大,以及显影的均匀性差;b、连续喷雾显影(自动旋转显影)。
c、水坑(旋覆浸没)式显影,优点是:显影液用量少;硅片显影均匀;最小化了温度梯度。
显影液是根据所使用的光刻胶确定的,对于不同的光刻胶,显影液分为以下几种:a、负性光刻胶的显影液。
负胶通过紫外线曝光发生交联硬化,使曝光的光刻胶变得在显影液中不可溶解,所以显影液通常是一种有机溶剂(如二甲苯)。
b、正性光刻胶的显影液。
正胶的显影液为碱性水溶液。
最普通的正胶显影液是四甲基氢氧化铵(TMAH)。
一般使用两种类型的正性光刻胶:常规DNQ I线胶和CA DNQ光刻胶。
在I线光刻胶曝光中会生成羧酸,TMAH显影液中的碱与酸中和使曝光的光刻胶溶解于显影液,而未曝光的光刻胶没有影响;在化学放大光刻胶中包含的酚醛树脂以PHS形式存在。
PAG产生的酸会去除PHS中的保护基团(t-BOC),从而使PHS快速溶解于TMAH显影液中。
整个显影过程中,TMAH 没有同PHS发生反应。
(七)步骤七:坚膜烘焙显影后的热烘焙称为坚膜烘焙,主要有以下几个目的:a、完全蒸发掉光刻胶里面的溶剂(以免污染后续的离子注入环境,例如DNQ酚醛树脂光刻胶中的氮会引起光刻胶局部爆裂);b、坚膜,以提高光刻胶在离子注入或刻蚀中保护下表面的能力;c、进一步增强光刻胶与硅片表面之间的黏附性;d、进一步减少驻波效应。
对深紫外线坚膜,DNQ酚醛树脂光刻胶可以通过暴露在深紫外线下进行坚膜,曝光使正胶树脂发生交联形成一层薄的表面硬壳,由此增加了光刻胶的热稳定性。
(八)步骤八:显影检查检查发现问题,剥去光刻胶,重新开始。
光刻胶图形是暂时的,刻蚀和离子注入图形是永久的,光刻工艺是可以返工的。
刻蚀和注入以后就不能再返工。
如果不进行显影检查就进行后续工艺,如若失败,必将产生很大的损失。
检测手段:扫描电子显微镜(SEM)、光学显微镜。
三、先进的光刻工艺由于许多设备和工艺的改进,光学光刻技术的分辨率得到了延伸,特别在以下几个领域的改进:a、减小紫外光源波长;b、提高光学光刻工具的数值孔径;c、化学放大深紫外光刻胶;d、分辨率提高技术;e、硅片平坦以减小表面凸凹度;f、光刻设备的先进性(步进扫描光刻机)。
预测实际的光学光刻技术的分辨率极限多年来都是徒劳的。
将来的某些分辨率极限使光学光刻技术的扩展不再可行。
微结构的制作必须转移为一种可替换的光刻工艺,即下一代光刻技术。
调查用于替换光学光刻的下一代光刻技术类型的专业研究正在进行当中。
主要有四种光刻技术可能成功代替光学光刻技术:(一)极紫外(EUV)光刻技术极紫外(EUV)光刻技术建立在光学光刻技术的成果之上,使用激光等离子源产生约13nm的紫外波长,并希望光刻图形精度达到30nm。
将极紫外光刻技术应用到硅片生产中还有大量的问题需要解决。
精密光学系统很难实现高质量表面的严格要求。
故此技术能否成为下一代的光刻技术还有待考证。
(二)角度限制投影电子束光刻技术(SCALPEL)角度限制投影电子束光刻自20世纪80年代后期发展以来,用已制造的电子束源代替光源成像。
使用的多层薄膜掩膜版几乎不吸收电子。
当电子束通过一个掩膜版中的高原子数目层时,该层散射出电子在样品表面形成一个高对比度的图形。
SCALPEL的掩膜版是一个4倍掩膜版,因而不需要复杂的分辨率提高技术,系统也不需要昂贵的光学系统。
第一套商业SCALPEL工具于2002年完成。
(三)离子束投影光刻技术(IPL)电子束投影光刻技术早期是用离子束进行光刻胶曝光,或者通过掩膜版,或者用精确聚焦的电子束连续在光刻胶上直写。
如果使用掩膜,则需要采用拼接技术,用一个宽的离子束在硅片表面形成小的曝光场。
离子束投影光刻技术能获得非常高地分辨率,研究条件已证明能到达50nm的特征尺寸。
(四)X射线光刻技术X射线技术是一种早已经确认的技术,可以在样品上成像关键尺寸小于100nm的图形。
X射线源将X射线投影到一种特殊的掩膜版上,在已涂胶的样片上形成图形。
但是,这种技术与光学光刻技术相比需要更高的资金投入,因而在微结构制造业并没有得到广泛的应用。
四、结论光刻将图形从掩膜版转移到硅片表面的光敏光刻胶上。
光刻可分为正性光刻和负性光刻,负性光刻胶在硅片上形成的图形与掩膜版上图形相反,而正性光刻胶在硅片上形成的图形与掩膜版上图形相同。
光刻可分为八个基本步骤:(1)气相成底膜,(2)旋转涂胶,(3)软烘,(4)对准和曝光,(5)曝光后烘焙,(6)显影,(7)坚膜烘焙,(8)显影检查。
光刻技术的进步带来了亚波长光刻技术,后者图形可以获得小于曝光波长的关键尺寸。