光刻机被称作“现代光学工业之花”,生产制造全过程极为繁杂,一台光刻机的零配件就达到10万个。ASML光刻机也不是荷兰以一国之力造出的,ASML公司的光刻机采用了美国光源设备及技术工艺,也选用了德国卡尔蔡司的光学镜头先进设备,绝大多数零部件都需用从海外进口,汇聚了全世界科技强国的科技,才可以制作出一台光刻机。上海微电子占有着中国80%之上的市场占有率,现阶段中国销售市场上绝大多数智能机都采用了上海微电子的现代化封装光刻机技术,而先前这种光刻机都在进口。现阶段,国产光刻机的困难关键在于没法生产制造高精密的零配件,ASML的零配件来源于美国、德国、日本等发达国家,而现阶段在我国还无法掌握这种技术,也很难买到。现阶段,上海微电子能够生产加工90nm的光刻机,而ASML能够生产制造7nm乃至5nm的EUV光刻机,相差還是非常大。光源波长的选择直接影响光刻的分辨率。佛山芯片光刻

刻胶显影完成后,图形就基本确定,不过还需要使光刻胶的性质更为稳定。硬烘干可以达到这个目的,这一步骤也被称为坚膜。在这过程中,利用高温处理,可以除去光刻胶中剩余的溶剂、增强光刻胶对硅片表面的附着力,同时提高光刻胶在随后刻蚀和离子注入过程中的抗蚀性能力。另外,高温下光刻胶将软化,形成类似玻璃体在高温下的熔融状态。这会使光刻胶表面在表面张力作用下圆滑化,并使光刻胶层中的缺陷减少,这样修正光刻胶图形的边缘轮廓。中山光刻加工在曝光这一步中,将使用特定波长的光对覆盖衬底的光刻胶进行选择性地照射。

湿法蚀刻工艺的原理是使用化学溶液将被刻蚀固体材料转化为液体化合物。选择性非常高,是因为所使用的腐蚀液可以非常精确地腐蚀特定薄膜。对于大多数刻蚀方案,选择性大于100:1。湿法腐蚀必须满足以下要求:1.不得腐蚀掩模层;2.选择性必须高;3.蚀刻过程必须能够通过用水稀释来停止;4.反应产物是气态的少;5.整个过程中的蚀刻速率始终保持恒定;6.反应产物一般是可溶,以避免颗粒;7.环境安全和废液易于处置。光刻胶的粘度是一个非常重要的参数,它对指导光刻胶的涂胶至为重要。黏度(viscosity)用于衡量光刻胶液体的可流动性。
曝光显影后存留在光刻胶上的图形(被称为当前层(currentlayer)必须与晶圆衬底上已有的图形(被称为参考层(referencelayer))对准。这样才能保证器件各部分之间连接正确。对准误差太大是导致器件短路和断路的主要原因之一,它极大地影响器件的良率。在集成电路制造的流程中,有专门的设备通过测量晶圆上当前图形(光刻胶图形)与参考图形(衬底内图形)之间的相对位置来确定套刻的误差(overlay)。套刻误差定量地描述了当前的图形相对于参考图形沿X和Y方向的偏差,以及这种偏差在晶圆表面的分布。与图形线宽(CD)一样,套刻误差也是监测光刻工艺好坏的一个关键指标。理想的情况是当前层与参考层的图形正对准,即套刻误差是零。为了保证设计在上下两层的电路能可靠连接,当前层中的某一点与参考层中的对应点之间的对准偏差必须小于图形间距的1/3。光刻技术不断迭代,以满足高性能计算需求。

基于掩模板图形传递的光刻工艺可制作宏观尺寸的微细结构,受光学衍射的极限,适用于微米以上尺度的微细结构制作,部分优化的光刻工艺可能具有亚微米的加工能力。例如,接触式光刻的分辨率可能到达0.5μm,采用深紫外曝光光源可能实现0.1μm。但利用这种光刻技术实现宏观面积的纳米/亚微米图形结构的制作是可欲而不可求的。近年来,国内外比较多学者相继提出了超衍射极限光刻技术、周期减小光刻技术等,力求通过曝光光刻技术实现大面积的亚微米结构制作,但这类新型的光刻技术尚处于实验室研究阶段。边缘效应管理是光刻工艺中的一大挑战。江苏光刻加工平台
图形反转胶的显影过程。佛山芯片光刻
当图形尺寸大于3μm时,湿法刻蚀广用于半导体生产的图形化过程。湿法刻蚀具有非常好的选择性和高刻蚀速率,这根据刻蚀剂的温度和厚度而定。比如,氢氟酸(HF)刻蚀二氧化硅的速度很快,但如果单独使用却很难刻蚀硅。因此在使用氢氟酸刻蚀硅晶圆上的二氧化硅层时,硅衬底就能获得很高的选择性。相对于干法刻蚀,湿法刻蚀的设备便宜很多,因为它不需要真空、射频和气体输送等系统。然而当图形尺寸缩小到3μm以下时,由于湿法刻蚀为等向性刻蚀轮廓(见图2),因此继续使用湿法刻蚀作为图形化刻蚀就变得非常困难,利用湿法刻蚀处理图形尺寸小于3μm的密集图形是不可能的。由于等离子体刻蚀具有非等向性刻蚀轮廓,在更精密的图形化刻蚀中,等离子体刻蚀就逐渐取代了湿法刻蚀。湿法刻蚀因高选择性被用于剥除晶圆表面的整面全区薄膜。佛山芯片光刻