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行選擇性地照射。光刻膠中的感光劑會發(fā)生光化學反應,從而使正光刻膠被照射區(qū)域(感光區(qū)域)、負光刻膠未被照射的區(qū)域(非感光區(qū))化學成分發(fā)生變化。這些化學成分發(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)生光化學反應,變?yōu)橐蚁┩?,并進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)曝光和步進式曝光。濕法腐蝕多為各向同性腐蝕。山東微納加工

第三代為掃描投影式光刻機。中間掩模版上的版圖通過光學透鏡成像在基片表面,有效地提高了成像質(zhì)量,投影光學透鏡可以是1∶1,但大多數(shù)采用精密縮小分步重復曝光的方式(如1∶10,1∶5,1∶4)。IC版圖面積受限于光源面積和光學透鏡成像面積。光學曝光分辨率增強等光刻技術的突破,把光刻技術推進到深亞微米及百納米級。第四代為步進式掃描投影光刻機。以掃描的方式實現(xiàn)曝光,采用193nm的KrF準分子激光光源,分步重復曝光,將芯片的工藝節(jié)點提升一個臺階。實現(xiàn)了跨越式發(fā)展,將工藝推進至180~130nm。隨著浸入式等光刻技術的發(fā)展,光刻推進至幾十納米級。第五代為EUV光刻機。采用波長為13.5nm的激光等離子體光源作為光刻曝光光源。即使其波長是193nm的1/14,幾乎逼近物理學、材料學以及精密制造的極限。山東微納加工通過優(yōu)化刻蝕氣體比例、刻蝕功率等參數(shù),可實現(xiàn)高垂直度氮化硅刻蝕。

光刻是集成電路和半導體器件制造工藝中的關鍵性技術,其工藝質(zhì)量直接影響器件成品率、可靠性、器件性能以及使用壽命等參數(shù)指標的穩(wěn)定和提高,就目前光刻工藝而言,工藝設備的穩(wěn)定性、工藝材料以及人工參與的影響等都會對后續(xù)器件成品率及可靠性產(chǎn)生影響。利用光刻機發(fā)出的光通過具有圖形的光罩對涂有光刻膠的薄片曝光,光刻膠見光后會發(fā)生性質(zhì)變化,從而使光罩上得圖形復印到薄片上,從而使薄片具有電子線路圖的作用。這就是光刻的作用,類似照相機照相。照相機拍攝的照片是印在底片上,而光刻刻的不是照片,而是電路圖和其他電子元件。簡單點來說,光刻機就是放大的單反,光刻機就是將光罩上的設計好集成電路圖形通過光線的曝光印到光感材料上,形成圖形。
顯影速度:顯影速率主要取決于使用的光刻膠和反轉(zhuǎn)烘烤步驟的時間和溫度。反轉(zhuǎn)烘烤的溫度越高、時間越長,光引發(fā)劑的熱分解率就越高。在常規(guī)顯影液中,顯影速率>1um/min是比較常見的,但并不是每款膠都是這樣的。底切結構的形成:過顯的程度(光刻膠開始顯影到顯影完成的時間)對底切結構的形成有明顯的影響。如圖3所示,在充分顯影后,隨著顯影時間的延長,底切的程度會表現(xiàn)更明顯。對于實際應用中,建議30%的過度顯影是個比較合適的節(jié)點:在高深寬比的應用中,必須注意,過度的底切結構有可能會導致光刻膠漂膠。足夠的光刻膠厚度:在使用方向性比較好的鍍膜方式中,鍍膜材料的厚度甚至可以大于光刻膠的厚度。因為,蒸發(fā)的材料在空隙區(qū)域上緩慢地生長在一起,從而襯底上生長的材料形成一個下面大上面小的梯形截面結構。EUV光刻解決了更小特征尺寸的需求。

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。光刻間的照明光為黃光。湖南硅片光刻
濕法刻蝕具有非常好的選擇性和高刻蝕速率。山東微納加工
光源的選擇不但影響光刻膠的曝光效果和穩(wěn)定性,還直接決定了光刻圖形的精度和生產(chǎn)效率。選擇合適的光源可以提高光刻圖形的分辨率和清晰度,使得在更小的芯片上集成更多的電路成為可能。同時,優(yōu)化光源的功率和曝光時間可以縮短光刻周期,提高生產(chǎn)效率。然而,光源的選擇也需要考慮成本和環(huán)境影響。高亮度、高穩(wěn)定性的光源往往伴隨著更高的制造成本和維護成本。因此,在選擇光源時,需要在保證圖形精度和生產(chǎn)效率的同時,兼顧成本和環(huán)境可持續(xù)性!山東微納加工