不同波长的光刻光源要求截然不同的光刻设备和光刻胶材料。在20世纪80年代,半导体制成的主流工艺尺寸在1.2um(1200nm)至0.8um(800nm)之间。那时候波长436nm的光刻光源被普遍使用。在90年代前半期,随着半导体制程工艺尺寸朝0.5um(500nm)和0.35um(350nm)演进,光刻开始采用365nm波长光源。436nm和365nm光源分别是高压汞灯中能量较高,波长较短的两个谱线。高压汞灯技术成熟,因此较早被用来当作光刻光源。使用波长短,能量高的光源进行光刻工艺更容易激发光化学反应、提高光刻分别率。非接触式曝光,掩膜板与光刻胶层的略微分开,可以避免与光刻胶直接接触而引起的掩膜板损伤。微纳光刻技术
每颗芯片诞生之初,都要经过光刻机的雕刻,精度要达到头发丝的千分之一,如今,全世界能够生产光刻机的国家只有四个,中国成为了其中的一员,实现了从无到有的突破。光刻机又被称为:掩模对准曝光机、曝光系统、光刻系统等。常用的光刻机是掩模对准光刻,所以它被称为掩模对准系统。它指的是通过将硅晶片表面上的胶整平,然后将掩模上的图案转移到光刻胶,将器件或电路结构暂时“复制”到硅晶片上的过程。它不是简单的激光器,但它的曝光系统基本上使用的是复杂的紫外光源。光刻机是芯片制造的中心设备之一,根据用途可分为几类:光刻机生产芯片;有光刻机包装;还有一款投影光刻机用在LED制造领域。芯片光刻加工光刻胶是由光引发剂(包括光增感剂、光致产酸剂)、光刻胶树脂、单体、溶剂和其他助剂组成。
动态喷洒法:随着硅片尺寸越来越大,静态涂胶已经不能满足较新的硅片加工需求。相对静态旋转法而言,动态喷洒法在光刻胶对硅片进行浇注的时刻就开始以低速旋转帮助光刻胶进行较初的扩散。这种方法可以用较少量的光刻胶形成更均匀的光刻胶铺展,较终以高速旋转形成满足厚薄与均匀度要求的光刻胶膜。集成电路的制程工艺水平按已由微米级、亚微米级、深亚微米级进入到纳米级阶段。集成电路线宽不断缩小的趋势,对包括光刻在内的半导体制程工艺提出了新的挑战。
光刻涂底方法:气相成底膜的热板涂底。HMDS蒸气淀积,200~250C,30秒钟;优点:涂底均匀、避免颗粒污染;旋转涂底。缺点:颗粒污染、涂底不均匀、HMDS用量大。目的:使表面具有疏水性,增强基底表面与光刻胶的黏附性旋转涂胶方法:a、静态涂胶(Static)。硅片静止时,滴胶、加速旋转、甩胶、挥发溶剂(原光刻胶的溶剂约占65~85%,旋涂后约占10~20%);b、动态(Dynamic)。低速旋转(500rpm_rotationperminute)、滴胶、加速旋转(3000rpm)、甩胶、挥发溶剂。决定光刻胶涂胶厚度的关键参数:光刻胶的黏度(Viscosity),黏度越低,光刻胶的厚度越薄;光刻技术是借用照相技术、平板印刷技术的基础上发展起来的半导体关键工艺技术。
光刻胶的技术壁垒包括配方技术,质量控制技术和原材料技术。配方技术是光刻胶实现功能的中心,质量控制技术能够保证光刻胶性能的稳定性而***的原材料则是光刻胶性能的基础。配方技术:由于光刻胶的下游用户是半导体制造商,不同的客户会有不同的应用需求,同一个客户也有不同的光刻应用需求。一般一块半导体芯片在制造过程中需要进行10-50道光刻过程,由于基板不同、分辨率要求不同、蚀刻方式不同等,不同的光刻过程对光刻胶的具体要求也不一样,即使类似的光刻过程,不同的厂商也会有不同的要求。针对以上不同的应用需求,光刻胶的品种非常多,这些差异主要通过调整光刻胶的配方来实现。光刻胶是一种有机化合物,它被紫外光曝光后,在显影溶液中的溶解度会发生变化。数字光刻外协
接触式光刻曝光主要优点是可以使用价格较低的设备制造出较小的特征尺寸。微纳光刻技术
光聚合型光刻胶采用烯类单体,在光作用下生成自由基,进一步引发单体聚合,较后生成聚合物;光分解型光刻胶,采用含有重氮醌类化合物(DQN)材料作为感光剂,其经光照后,发生光分解反应,可以制成正性光刻胶;光交联型光刻胶采用聚乙烯醇月桂酸酯等作为光敏材料,在光的作用下,形成一种不溶性的网状结构,而起到抗蚀作用,可以制成负性光刻胶。动态喷洒法:随着硅片尺寸越来越大,静态涂胶已经不能满足较新的硅片加工需求。广东省科学院半导体研究所。微纳光刻技术