光刻工艺就是将光学掩膜版的图形转移至光刻胶中。掩膜版按基板材料分为树脂和玻璃基板,其中玻璃基板又包含石英玻璃,硅硼玻璃,苏打玻璃等,石英玻璃硬度高,热膨胀系数低但价格较高等主要用于高精度领域;按光学掩膜版的遮光材料可分为乳胶遮光模和硬质遮光膜,硬质遮光膜又细分为铬,硅,硅化钼,氧化铁等。在半导体领域,铬-石英版因其性能稳定,耐用性,精度高等在该领域被广泛应用。我国的光学掩膜版制作始于20世纪60年代,当时基板主要进口日本“樱花”玻璃及美国柯达玻璃。1978年,我国大连玻璃厂当时实现制版玻璃的产业化,成品率10%左右。80年代后期,基板主要采用平拉玻璃。到90年代,浮法玻璃技术技术较为成熟,开始使用浮法玻璃作为基板,2005年使用超白浮法玻璃作为基板。2010年以后,光掩模基板石英玻璃开始投产,其质量能基本满足IC产业光掩模版基板的高精度需求。随着市场对大直径硅片的需求,大尺寸玻璃基板也同时趋向于大型化,对光掩模石英玻璃基板也提出了更高的要求。新型光刻技术正探索使用量子效应进行图案化。北京光刻加工工厂
剥离工艺(lift-off)是指在有光刻胶图形的掩膜上镀膜后,再去除光刻胶获得图案化的金属的工艺。在剥离工艺中,有几种关键因素影响得到的金属形貌。1.光刻胶的厚度。光刻胶厚度需大于金属厚度,一般光刻胶厚度在金属厚度的三倍以上胶面上的金属更易成功剥离。2.光刻胶种类。紫外光刻中,正胶光刻胶一般为“正梯形”,负胶光刻胶侧壁形貌一般为“倒梯性”。“倒梯形”的光刻胶更容易剥离,故在剥离工艺中常使用负胶。3.镀膜工艺。蒸发镀膜相比溅射镀膜在光刻胶侧壁更少镀上金属,因此蒸发镀膜更易剥离。Si材料刻蚀加工平台光刻步骤中的曝光时间需精确到纳秒级。
对于透明基片的双面光刻加工,其准标记可灵活设计,沿目镜的光轴上方的图案区域如果是不透光的,该区域的对准标记可以简单设计成透光十字或透光方框作为对准标记。如果目镜光轴上方掩模板图案区域是透光的,该区域设计的对准标记可以设计成十字型或方框。不管是十字型还是方框型,都是参照内部的边和角进行精确对准。综合考虑到物距不一成像大小不同的因素,两块掩模板的对准标记也可以设计成大小不一的,以掩模板和基片标记成像方便观测对准为原则。双面光刻调制盘作为光路一部分用于约束光束,加工完成后,要用不透明的涂料涂覆标记图案及搜索线即可,即便没有搜索线,由于小方框对准标记是透光的,也不免要用涂料涂覆,涂料对于测量狭缝和机械装配公差配合没有影响。
光刻过程对环境条件非常敏感。温度波动、电磁干扰等因素都可能影响光刻图形的精度。因此,在进行光刻之前,必须对工作环境进行严格的控制。例如,确保光刻设备的工作环境温度稳定,并尽可能减少电磁干扰。这些措施可以提高光刻过程的稳定性和可靠性,从而确保图形的精度。在某些情况下,光刻过程中产生的误差可以通过后续的修正工艺来弥补。例如,在显影后通过一些图案修正步骤可以减少拼接处的影响。这些后处理修正技术可以进一步提高光刻图形的精度和一致性。铝的湿法刻蚀溶液主要是磷酸、硝酸、醋酸以及水的混合溶液。
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。高通量光刻技术提升了生产效率,降低了成本。Si材料刻蚀加工平台
光刻对准技术是曝光前一个重要步骤作为光刻的三大主要技术之一。北京光刻加工工厂
通过提高光刻工艺的精度,可以减小晶体管尺寸,从而在相同面积的硅片上制造更多的晶体管,降低成本并提高生产效率。这一点对于芯片制造商来说尤为重要,因为它直接关系到产品的市场竞争力和盈利能力。光刻工艺的发展推动了半导体产业的升级,促进了信息技术、通信、消费电子等领域的发展。随着光刻工艺的不断进步,半导体产业得以不断向前发展,为现代社会提供了更加先进、高效的电子产品。同时,光刻技术的不断创新也为新型电子器件的研发提供了可能,如三维集成电路、柔性电子器件等。北京光刻加工工厂