光刻技术是集成电路制造中利用光学- 化学反应原理和化学、物理刻蚀方法,将电路图形传递到单晶表面或介质层上,形成有效图形窗口或功能图形的工艺技术。随着半导体技术的发展,光刻技术传递图形的尺寸限度缩小了2~3个数量级(从毫米级到亚微米级),已从常规光学技术发展到应用电子束、 X射线、微离子束、激光等新技术;使用波长已从4000埃扩展到 0.1埃数量级范围。光刻技术成为一种精密的微细加工技术。光刻技术是指在光照作用下,借助光致抗蚀剂(又名光刻胶)将掩膜版上的图形转移到基片上的技术。其主要过程为:首先紫外光通过掩膜版照射到附有一层光刻胶薄膜的基片表面,引起曝光区域的光刻胶发生化学反应;再通过显影技术溶解去除曝光区域或未曝光区域的光刻胶(前者称正性光刻胶,后者称负性光刻胶),使掩膜版上的图形被复制到光刻胶薄膜上;较后利用刻蚀技术将图形转移到基片上。光刻胶是微电子技术中微细图形加工的关键材料之一。曝光光刻加工平台
光刻工艺的成本约为整个芯片制造工艺的35%,并且耗费时间约占整个芯片工艺的40%-50%。光刻胶材料约占IC制造材料总成本的4%,市场巨大。因此光刻胶是半导体集成电路制造的中心材料。按显示效果分类;光刻胶可分为正性光刻胶和负性光刻胶。负性光刻胶显影时形成的图形与光罩(掩膜版)相反;正性光刻胶形成的图形与掩膜版相同。两者的生产工艺流程基本一致,区别在于主要原材料不同。按照化学结构分类;光刻胶可以分为光聚合型,光分解型,光交联型和化学放大型。曝光光刻加工平台光刻涂胶四周呈现放射性条纹,主要可能的原因是光刻胶有颗粒、衬底未清洗干净。
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。
光聚合型,可形成正性光刻胶,是通过采用了烯类单体,在光作用下生成自由基从而进一步引发单体聚合,较后生成聚合物的过程;光分解型光刻胶可以制成正性胶,通过采用含有叠氮醌类化合物的材料在经过光照后,发生光分解反应的过程。光交联型,即采用聚乙烯醇月桂酸酯等作为光敏材料,在光的作用下,其分子中的双键被打开,并使链与链之间发生交联,形成一种不溶性的网状结构,从而起到抗蚀作用,是一种典型的负性光刻胶。按照应用领域的不同,光刻胶又可以分为印刷电路板(PCB)用光刻胶、液晶显示(LCD)用光刻胶、半导体用光刻胶和其他用途光刻胶。PCB 光刻胶技术壁垒相对其他两类较低,而半导体光刻胶表示着光刻胶技术较先进水平。光刻其实是由多步工序所组成的。清洗:清洗衬底表面的有机物。旋涂:将光刻胶旋涂在衬底表面。
边缘的光刻胶一般涂布不均匀,不能得到很好的图形,而且容易发生剥离(Peeling)而影响其它部分的图形。所以需要去除。方法:a、化学的方法(ChemicalEBR)。软烘后,用PGMEA或EGMEA去边溶剂,喷出少量在正反面边缘处,并小心控制不要到达光刻胶有效区域;b、光学方法(OpticalEBR)。即硅片边缘曝光(WEE,WaferEdgeExposure)。在完成图形的曝光后,用激光曝光硅片边缘,然后在显影或特殊溶剂中溶解;对准方法:a、预对准,通过硅片上的notch或者flat进行激光自动对准;b、通过对准标志(AlignMark),位于切割槽(ScribeLine)上。光刻胶涂覆后,在硅片边缘的正反两面都会有光刻胶的堆积。曝光光刻加工平台
光刻版材质主要是两种,一个是石英材质一个是苏打材质,石英材料的透光率会比苏打的透光率要高。曝光光刻加工平台
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。曝光光刻加工平台
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