光刻(Photolithography)是一種圖形轉(zhuǎn)移的方法,在微納加工當(dāng)中不可或缺的技術(shù)。光刻是一個比較大的概念,其實它是有多步工序所組成的。1.清洗:清洗襯底表面的有機(jī)物。2.旋涂:將光刻膠旋涂在襯底表面。3.曝光。將光刻版與襯底對準(zhǔn),在紫外光下曝光一定的時間。4.顯影:將曝光后的襯底在顯影液下顯影一定的時間,受過紫外線曝光的地方會溶解在顯影液當(dāng)中。5.后烘。將顯影后的襯底放置熱板上后烘,以增強(qiáng)光刻膠與襯底之前的粘附力。二氧化硅的濕法刻蝕通常使用HF。紫外光刻廠商

在曝光這一步中,將使用特定波長的光對覆蓋襯底的光刻膠進(jìn)行選擇性地照射。光刻膠中的感光劑會發(fā)生光化學(xué)反應(yīng),從而使正光刻膠被照射區(qū)域(感光區(qū)域)、負(fù)光刻膠未被照射的區(qū)域(非感光區(qū))化學(xué)成分發(fā)生變化。這些化學(xué)成分發(fā)生變化的區(qū)域,在下一步的能夠溶解于特定的顯影液中。在接受光照后,正性光刻膠中的感光劑DQ會發(fā)生光化學(xué)反應(yīng),變?yōu)橐蚁┩?,并進(jìn)一步水解為茚并羧酸,羧酸在堿性溶劑中的溶解度比未感光部分的光刻膠高出約100倍,產(chǎn)生的羧酸同時還會促進(jìn)酚醛樹脂的溶解。利用感光與未感光光刻膠對堿性溶劑的不同溶解度,就可以進(jìn)行掩膜圖形的轉(zhuǎn)移。曝光方法包括:接觸式曝光—掩膜板直接與光刻膠層接觸;接近式曝光—掩膜板與光刻膠層的略微分開,大約為10~50μm;投影式曝光—在掩膜板與光刻膠之間使用透鏡聚集光實現(xiàn)曝光和步進(jìn)式曝光。MEMS光刻廠商濕法腐蝕多為各向同性腐蝕。

剝離工藝(lift-off)是指在有光刻膠圖形的掩膜上鍍膜后,再去除光刻膠獲得圖案化的金屬的工藝。在剝離工藝中,有幾種關(guān)鍵因素影響得到的金屬形貌。1.光刻膠的厚度。光刻膠厚度需大于金屬厚度,一般光刻膠厚度在金屬厚度的三倍以上膠面上的金屬更易成功剝離。2.光刻膠種類。紫外光刻中,正膠光刻膠一般為“正梯形”,負(fù)膠光刻膠側(cè)壁形貌一般為“倒梯性”?!暗固菪巍钡墓饪棠z更容易剝離,故在剝離工藝中常使用負(fù)膠。3.鍍膜工藝。蒸發(fā)鍍膜相比濺射鍍膜在光刻膠側(cè)壁更少鍍上金屬,因此蒸發(fā)鍍膜更易剝離。
濕法刻蝕是集成電路制造工藝采用的技術(shù)之一。雖然由于受其刻蝕的各向同性的限制,使得大部分的濕法刻蝕工藝被具有各向異性的干法刻蝕替代,但是它在尺寸較大的非關(guān)鍵層清洗中依然發(fā)揮著重要的作用。尤其是在對氧化物去除殘留與表皮剝離的刻蝕中,比干法刻蝕更為有效和經(jīng)濟(jì)。濕法刻蝕的對象主要有氧化硅、氮化硅、單晶硅或多晶硅等。濕法刻蝕氧化硅通常采用氫氟酸(HF)為主要化學(xué)載體。為了提高選擇性,工藝中采用氟化銨緩沖的稀氫氟酸。為了保持pH值穩(wěn)定,可以加入少量的強(qiáng)酸或其他元素。摻雜的氧化硅比純氧化硅更容易腐蝕。濕法化學(xué)剝離(WetRemoval)主要是為了去除光刻膠和硬掩模(氮化硅)。熱磷酸(H3PO4)是濕法化學(xué)剝離去除氮化硅的主要化學(xué)液,對于氧化硅有較好的選擇比。在進(jìn)行這類化學(xué)剝離工藝前,需要將附在表面的氧化硅用HF酸進(jìn)行預(yù)處理,以便將氮化硅均勻地消除掉。目前,光刻膠原料仍大量依賴進(jìn)口。

曝光顯影后存留在光刻膠上的圖形(被稱為當(dāng)前層(currentlayer)必須與晶圓襯底上已有的圖形(被稱為參考層(referencelayer))對準(zhǔn)。這樣才能保證器件各部分之間連接正確。對準(zhǔn)誤差太大是導(dǎo)致器件短路和斷路的主要原因之一,它極大地影響器件的良率。在集成電路制造的流程中,有專門的設(shè)備通過測量晶圓上當(dāng)前圖形(光刻膠圖形)與參考圖形(襯底內(nèi)圖形)之間的相對位置來確定套刻的誤差(overlay)。套刻誤差定量地描述了當(dāng)前的圖形相對于參考圖形沿X和Y方向的偏差,以及這種偏差在晶圓表面的分布。與圖形線寬(CD)一樣,套刻誤差也是監(jiān)測光刻工藝好壞的一個關(guān)鍵指標(biāo)。理想的情況是當(dāng)前層與參考層的圖形正對準(zhǔn),即套刻誤差是零。為了保證設(shè)計在上下兩層的電路能可靠連接,當(dāng)前層中的某一點與參考層中的對應(yīng)點之間的對準(zhǔn)偏差必須小于圖形間距的1/3。干法刻蝕能夠滿足亞微米/納米線寬制程技術(shù)的要求,且在微納加工技術(shù)中被大量使用。MEMS光刻廠商
TMAH稀溶液在光刻中普遍用于光刻膠的顯影。紫外光刻廠商
雙面鍍膜光刻是針對硅及其它半導(dǎo)體基片發(fā)展起來的加工技術(shù)。在基片兩面制作光刻圖樣并且實現(xiàn)映射對準(zhǔn)曝光,如果圖樣不是軸向?qū)ΨQ的,往往需要事先設(shè)計圖樣成鏡像關(guān)系的兩塊掩模板,每塊掩模板用于基片一個表面的曝光,加工設(shè)備的高精度掩?!瑢?zhǔn)技術(shù)是關(guān)鍵。對于玻璃基片,設(shè)計對準(zhǔn)標(biāo)記并充分利用其透明屬性,可以方便對準(zhǔn)操作,提高對準(zhǔn)精度。光學(xué)玻璃基片,表面光潔度不如晶圓,需要事先經(jīng)過光學(xué)拋光的工藝處理。玻璃基片的透光性是個可利用的屬性,物鏡可以直接透過基片看到掩模板的對準(zhǔn)標(biāo)記。數(shù)字顯微鏡可以不斷變焦觀察掩模板和基片的對準(zhǔn)情形,不再以關(guān)聯(lián)物鏡參照系的數(shù)字存儲圖像為基準(zhǔn),則調(diào)焦引起的物鏡抖動對于對準(zhǔn)精度不再發(fā)生作用。這就是玻璃基片的透明屬性帶來的好處。紫外光刻廠商