双面对准光刻机采用底部对准(BSA)技术,能实现“双面对准,单面曝光”。该设备对准精度高,适用于大直径基片。在对准过程中,图形处理技术起到了至关重要的作用。其基本工作原理是将CCD摄像头采集得到的连续模拟图像信号经图像采集卡模块的D/A转换,变为数字图像信号,然后再由图像处理模块完成对数字图像信号的运算处理,这主要包括图像预处理、图像的分割、匹配等算法的实现。为有效提取对准标记的边缘,对获取的标记图像通常要进行预处理以便提取出图像中标记的边缘,这包括:减小和滤除图像中的噪声,增强图像的边缘等。光刻胶根据其感光树脂的化学结构也可以分为光交联性、光聚合型、光分解型和化学放大型。光刻技术的发展离不开持续的创新和研发投入。图形光刻加工

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。图形光刻加工光刻胶的主要功能是在整个区域进行化学或机械处理工艺时,保护光刻胶下的衬底部分。

目前,国内光刻胶原材料市场基本被国外厂商垄断,尤其是树脂和感光剂高度依赖于进口,国产化率很低,由此增加了国内光刻胶生产成本以及供应链风险。国内企业基于危机意识在上游原材料领域已展开相关布局。从上市公司在光刻胶原材料的布局情况来看,溶剂方面有百川股份、怡达股份等,单体有华懋科技(投资徐州博康)、联瑞新材等,树脂有彤程新材、圣泉集团、强力新材等,光引发剂有强力新材等。在这之中,徐州博康作为光刻胶全产业链选手,在国内光刻胶这条赛道上,已经实现了从单体到树脂、光酸、配套溶剂到光刻胶产品的全产业链生产能力。
涂胶工序是图形转换工艺中重要的步骤。涂胶的质量直接影响到所加工器件的缺陷密度。为了保证线宽的重复性和接下去的显影时间,同一个样品的胶厚均匀性和不同样品间的胶厚一致性不应超过±5nm(对于1.5um胶厚±0.3%)。光刻胶的目标厚度的确定主要考虑胶自身的化学特性以及所要复制图形中线条的及间隙的微细程度。太厚胶会导致边缘覆盖或连通、小丘或田亘状胶貌、使成品率下降。在MEMS中、胶厚(烤后)在0.5-2um之间,而对于特殊微结构制造,胶厚度有时希望1cm量级。在后者,旋转涂胶将被铸胶或等离子体胶聚合等方法取代。常规光刻胶涂布工序的优化需要考虑滴胶速度、滴胶量、转速、环境温度和湿度等,这些因素的稳定性很重要。根据性质的不一样,光刻胶可以分为正胶和负胶。在工艺发展的早期,负胶一直在光刻工艺中占主导地位,随着VLSIIC和2~5微米图形尺寸的出现,负胶已不能满足要求。随后出现了正胶,但正胶的缺点是粘结能力差。自动化光刻设备大幅提高了生产效率和精度。

在光刻胶技术数据表中,会给出一些参考的曝光剂量值,通常,这里所写的值是用单色i-线或者BB-UV曝光。正胶和负胶的光反应通常是一个单光子过程与时间没太大关系。因此,在原则上需要多长时间(从脉冲激光的飞秒到接触光刻的秒到激光干涉光刻的小时)并不重要,作为强度和时间的产物,作用在在光刻胶上的剂量是光强与曝光时间的产物。在增加光强和光刻胶厚度较大的时候,必须考虑曝光过程中产生的热量和气体(如正胶和图形反转胶中的N2排放)从光刻胶膜中排出时间因为热量和气体会导致光刻胶膜产生热和机械损伤。衬底的反射率对光刻胶膜实际吸收的曝光强度有影响,特别是对于薄的光学光刻胶膜。玻璃晶圆的短波光强反射约10%,硅晶片反射约30%,金属薄膜的反射系数可超过90%。哪一种曝光剂量是“比较好”也取决于光刻工艺的要求。有时候稍微欠曝光可以减小这种衬底反射带来的负面影响。在厚胶情况下,足够的曝光剂量是后续合理的较短显影时间的保障。多重曝光技术为复杂芯片设计提供了可能。北京芯片光刻
对于透明基片的双面光刻加工,其准标记可灵活设计。图形光刻加工
用O2等离子体对样品整体处理,以清理显影后可能的非望残留。特别是负胶但也包括正胶,在显影后会在原来胶-基板界面处残留聚合物薄层,这个问题在结构小于1um或大深-宽比的结构中更为严重。当然过程中留胶厚度也会降低,但是影响不会太大。在刻蚀或镀膜之前需要硬烤以去除残留的显影液和水,并退火以改善由于显影过程渗透和膨胀导致的界面接合状况。同时提高胶的硬度和提高抗刻蚀性。硬烤温度一般高达120度以上,时间也在20分左右。主要的限制是温度过高会使图形边缘变差以及刻蚀后难以去除。图形光刻加工