光刻(Photolithography)是一种图形转移的方法,在微纳加工当中不可或缺的技术。光刻是一个比较大的概念,其实它是有多步工序所组成的。1.清洗:清洗衬底表面的有机物。2.旋涂:将光刻胶旋涂在衬底表面。3.曝光。将光刻版与衬底对准,在紫外光下曝光一定的时间。4.显影:将曝光后的衬底在显影液下显影一定的时间,受过紫外线曝光的地方会溶解在显影液当中。5.后烘。将显影后的衬底放置热板上后烘,以增强光刻胶与衬底之前的粘附力。光刻技术的每一步进展都促进了信息时代的发展。珠海紫外光刻

在光学光刻中,光致抗蚀剂通过光掩模用紫外光曝光。紫外接触式曝光机使用了较短波长的光(G线435nm,H线405nm,I线365nm)。接触光刻机属于这种光学光刻。掩膜版的制作则是通过无掩膜光刻技术得到。设计图案由于基本只用一次,一般使用激光直写技术或者电子束制作掩膜版,通过激光束在光刻胶上直接扫描曝光出需要的图形,在经过后续工艺,得到需要的掩膜版。激光直写系统包括光源,激光调制系统,变焦透镜,工件台控制系统,计算机控制系统等。数字光刻技术光刻机被称作“现代光学工业之花”。

光刻机经历了5代产品发展,每次改进和创新都明显提升了光刻机所能实现的工艺节点。为接触式光刻机。曝光方式为掩模版与半导体基片之间靠控制真空度实现紧密接触,使用光源分别为g线和i线。接触式光刻机由于掩模与光刻胶直接接触,所以易受污染,掩模版和基片容易受到损伤,掩模版寿命短。第二代为接近式光刻机。曝光方式为掩模版与半导体基片之间有微米级别的间隙,掩模版不容易受到损伤,掩模版寿命长,但掩模版与基片之间的间隙也导致成像质量受到影响,分辨率下降。
显影速度:显影速率主要取决于使用的光刻胶和反转烘烤步骤的时间和温度。反转烘烤的温度越高、时间越长,光引发剂的热分解率就越高。在常规显影液中,显影速率>1um/min是比较常见的,但并不是每款胶都是这样的。底切结构的形成:过显的程度(光刻胶开始显影到显影完成的时间)对底切结构的形成有明显的影响。如图3所示,在充分显影后,随着显影时间的延长,底切的程度会表现更明显。对于实际应用中,建议30%的过度显影是个比较合适的节点:在高深宽比的应用中,必须注意,过度的底切结构有可能会导致光刻胶漂胶。足够的光刻胶厚度:在使用方向性比较好的镀膜方式中,镀膜材料的厚度甚至可以大于光刻胶的厚度。因为,蒸发的材料在空隙区域上缓慢地生长在一起,从而衬底上生长的材料形成一个下面大上面小的梯形截面结构。在硅材料刻蚀当中,硅针的刻蚀需要用到各向同性刻蚀,硅柱的刻蚀需要用到各项异性刻蚀。

第三代为扫描投影式光刻机。中间掩模版上的版图通过光学透镜成像在基片表面,有效地提高了成像质量,投影光学透镜可以是1∶1,但大多数采用精密缩小分步重复曝光的方式(如1∶10,1∶5,1∶4)。IC版图面积受限于光源面积和光学透镜成像面积。光学曝光分辨率增强等光刻技术的突破,把光刻技术推进到深亚微米及百纳米级。第四代为步进式扫描投影光刻机。以扫描的方式实现曝光,采用193nm的KrF准分子激光光源,分步重复曝光,将芯片的工艺节点提升一个台阶。实现了跨越式发展,将工艺推进至180~130nm。随着浸入式等光刻技术的发展,光刻推进至几十纳米级。第五代为EUV光刻机。采用波长为13.5nm的激光等离子体光源作为光刻曝光光源。即使其波长是193nm的1/14,几乎逼近物理学、材料学以及精密制造的极限。光刻技术革新正带领着集成电路产业的变革。上海光刻服务
光掩膜版的制作则是通过无掩膜光刻技术得到。珠海紫外光刻
从对准信号上分,主要包括标记的显微图像对准、基于光强信息的对准和基于相位信息对准。对准法则是光刻只是把掩膜版上的Y轴与晶园上的平边成90º,如图所示。接下来的掩膜版都用对准标记与上一层带有图形的掩膜对准。对准标记是一个特殊的图形,分布在每个芯片图形的边缘。经过光刻工艺对准标记就永远留在芯片表面,同时作为下一次对准使用。对准方法包括:a、预对准,通过硅片上的notch或者flat进行激光自动对准b、通过对准标志,位于切割槽上。另外层间对准,即套刻精度,保证图形与硅片上已经存在的图形之间的对准。珠海紫外光刻