光源的光譜特性是光刻過程中關(guān)鍵的考慮因素之一。不同的光刻膠對不同波長的光源具有不同的敏感度。因此,選擇合適波長的光源對于光刻膠的曝光效果至關(guān)重要。在紫外光源中,使用較長波長的光源可以提高光刻膠的穿透深度,這對于需要深層次曝光的光刻工藝尤為重要。然而,在追求高分辨率的光刻過程中,較短波長的光源則更具優(yōu)勢。例如,在深紫外光刻制程中,需要使用193納米或更短波長的極紫外光源(EUV),以實(shí)現(xiàn)7納米至2納米以下的芯片加工制程。這種短波長光源可以顯著提高光刻圖形的分辨率,使得在更小的芯片上集成更多的電路成為可能。隨著波長縮短,EUV光刻成為前沿技術(shù)。北京光刻加工
基于光刻工藝的微納加工技術(shù)主要包含以下過程:掩模(mask)制備、圖形形成及轉(zhuǎn)移(涂膠、曝光、顯影)、薄膜沉積、刻蝕、外延生長、氧化和摻雜等。在基片表面涂覆一層某種光敏介質(zhì)的薄膜(抗蝕膠),曝光系統(tǒng)把掩模板的圖形投射在(抗蝕膠)薄膜上,光(光子)的曝光過程是通過光化學(xué)作用使抗蝕膠發(fā)生光化學(xué)作用,形成微細(xì)圖形的潛像,再通過顯影過程使剩余的抗蝕膠層轉(zhuǎn)變成具有微細(xì)圖形的窗口,后續(xù)基于抗蝕膠圖案進(jìn)行鍍膜、刻蝕等可進(jìn)一步制作所需微納結(jié)構(gòu)或器件。江西低線寬光刻光刻步驟中的曝光時(shí)間需精確到納秒級(jí)。
對準(zhǔn)與校準(zhǔn)是光刻過程中確保圖形精度的關(guān)鍵步驟。現(xiàn)代光刻機(jī)通常配備先進(jìn)的對準(zhǔn)和校準(zhǔn)系統(tǒng),能夠在拼接過程中進(jìn)行精確調(diào)整。通過定期校準(zhǔn)系統(tǒng)中的電子光束和樣品臺(tái),可以減少拼接誤差。此外,使用更小的寫場和增加寫場的重疊區(qū)域也可以減輕拼接處的誤差。這些技術(shù)共同確保了光刻過程中圖形的精確對準(zhǔn)和拼接。隨著科技的不斷發(fā)展,光刻技術(shù)將不斷突破和創(chuàng)新,為半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的持續(xù)發(fā)展注入新的活力。同時(shí),我們也期待光刻技術(shù)在未來能夠不斷突破物理極限,實(shí)現(xiàn)更高的分辨率和更小的特征尺寸,為人類社會(huì)帶來更加先進(jìn)、高效的電子產(chǎn)品。
刻膠顯影完成后,圖形就基本確定,不過還需要使光刻膠的性質(zhì)更為穩(wěn)定。硬烘干可以達(dá)到這個(gè)目的,這一步驟也被稱為堅(jiān)膜。在這過程中,利用高溫處理,可以除去光刻膠中剩余的溶劑、增強(qiáng)光刻膠對硅片表面的附著力,同時(shí)提高光刻膠在隨后刻蝕和離子注入過程中的抗蝕性能力。另外,高溫下光刻膠將軟化,形成類似玻璃體在高溫下的熔融狀態(tài)。這會(huì)使光刻膠表面在表面張力作用下圓滑化,并使光刻膠層中的缺陷減少,這樣修正光刻膠圖形的邊緣輪廓。下一代光刻技術(shù)將探索更多光源類型和圖案化方法。
高精度的微細(xì)結(jié)構(gòu)可以通過電子束直寫或激光直寫制作,這類光刻技術(shù),像“寫字”一樣,通過控制聚焦電子束(光束)移動(dòng)書寫圖案進(jìn)行曝光,具有比較高的曝光精度,但這兩種方法制作效率極低,尤其在大面積制作方面捉襟見肘,目前直寫光刻技術(shù)適用于小面積的微納結(jié)構(gòu)制作。近年來,三維浮雕微納結(jié)構(gòu)的需求越來越大,如閃耀光柵、菲涅爾透鏡、多臺(tái)階微光學(xué)元件等。據(jù)悉,某公司新上市的手機(jī)產(chǎn)品中人臉識(shí)別模塊就采用了多臺(tái)階微光學(xué)元件,以及當(dāng)下如火如荼的無人駕駛技術(shù)中激光雷達(dá)光學(xué)系統(tǒng)也用到了復(fù)雜的微光學(xué)元件。這類精密的微納結(jié)構(gòu)光學(xué)元件需采用灰度光刻技術(shù)進(jìn)行制作。直寫技術(shù),通過在光束移動(dòng)過程中進(jìn)行相應(yīng)的曝光能量調(diào)節(jié),可以實(shí)現(xiàn)良好的灰度光刻能力。濕法腐蝕多為各向同性腐蝕。圖形光刻加工工廠
實(shí)時(shí)監(jiān)控和反饋系統(tǒng)優(yōu)化了光刻工藝的穩(wěn)定性。北京光刻加工
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(shí),優(yōu)化光源的功率和曝光時(shí)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(hù)成本。因此,在選擇光源時(shí),需要在保證圖形精度和生產(chǎn)效率的同時(shí),兼顧成本和環(huán)境可持續(xù)性。北京光刻加工