光源的穩(wěn)定性是光刻過程中圖形精度控制的關(guān)鍵因素之一。光源的不穩(wěn)定會導(dǎo)致曝光劑量不一致,從而影響圖形的對準(zhǔn)精度和質(zhì)量?,F(xiàn)代光刻機通常配備先進(jìn)的光源控制系統(tǒng),能夠?qū)崟r監(jiān)測和調(diào)整光源的強度和穩(wěn)定性,以確保高精度的曝光。此外,光源的波長選擇也至關(guān)重要。波長越短,光線的分辨率就越高,能夠形成的圖案越精細(xì)。因此,隨著半導(dǎo)體工藝的不斷進(jìn)步,光刻機所使用的光源波長也在逐漸縮短。從起初的可見光和紫外光,到深紫外光(DUV),再到如今的極紫外光(EUV),光源波長的不斷縮短為光刻技術(shù)提供了更高的分辨率和更精細(xì)的圖案控制能力。濕法刻蝕較普遍、也是成本較低的刻蝕方法,大部份的濕刻蝕液均是各向同性的。江蘇功率器件光刻
光刻后的處理工藝是影響圖案分辨率的重要因素。通過精細(xì)的后處理工藝,可以進(jìn)一步提高光刻圖案的質(zhì)量和分辨率。首先,需要進(jìn)行顯影處理。顯影是將光刻膠上未曝光的部分去除的過程。通過優(yōu)化顯影條件,如顯影液的溫度、濃度和顯影時間等,可以進(jìn)一步提高圖案的清晰度和分辨率。其次,需要進(jìn)行刻蝕處理。刻蝕是將硅片上未受光刻膠保護(hù)的部分去除的過程。通過優(yōu)化刻蝕條件,如刻蝕液的種類、濃度和刻蝕時間等,可以進(jìn)一步提高圖案的精度和一致性。然后,還需要進(jìn)行清洗和干燥處理。清洗可以去除硅片上殘留的光刻膠和刻蝕液等雜質(zhì),而干燥則可以防止硅片在后續(xù)工藝中受潮或污染。通過精細(xì)的清洗和干燥處理,可以進(jìn)一步提高光刻圖案的質(zhì)量和穩(wěn)定性。江蘇功率器件光刻刻膠顯影完成后,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。
雙面對準(zhǔn)光刻機采用底部對準(zhǔn)(BSA)技術(shù),能實現(xiàn)“雙面對準(zhǔn),單面曝光”。該設(shè)備對準(zhǔn)精度高,適用于大直徑基片。在對準(zhǔn)過程中,圖形處理技術(shù)起到了至關(guān)重要的作用。其基本工作原理是將CCD攝像頭采集得到的連續(xù)模擬圖像信號經(jīng)圖像采集卡模塊的D/A轉(zhuǎn)換,變?yōu)閿?shù)字圖像信號,然后再由圖像處理模塊完成對數(shù)字圖像信號的運算處理,這主要包括圖像預(yù)處理、圖像的分割、匹配等算法的實現(xiàn)。為有效提取對準(zhǔn)標(biāo)記的邊緣,對獲取的標(biāo)記圖像通常要進(jìn)行預(yù)處理以便提取出圖像中標(biāo)記的邊緣,這包括:減小和濾除圖像中的噪聲,增強圖像的邊緣等。光刻膠根據(jù)其感光樹脂的化學(xué)結(jié)構(gòu)也可以分為光交聯(lián)性、光聚合型、光分解型和化學(xué)放大型。
涂膠工序是圖形轉(zhuǎn)換工藝中重要的步驟。涂膠的質(zhì)量直接影響到所加工器件的缺陷密度。為了保證線寬的重復(fù)性和接下去的顯影時間,同一個樣品的膠厚均勻性和不同樣品間的膠厚一致性不應(yīng)超過±5nm(對于1.5um膠厚±0.3%)。光刻膠的目標(biāo)厚度的確定主要考慮膠自身的化學(xué)特性以及所要復(fù)制圖形中線條的及間隙的微細(xì)程度。太厚膠會導(dǎo)致邊緣覆蓋或連通、小丘或田亙狀膠貌、使成品率下降。在MEMS中、膠厚(烤后)在0.5-2um之間,而對于特殊微結(jié)構(gòu)制造,膠厚度有時希望1cm量級。在后者,旋轉(zhuǎn)涂膠將被鑄膠或等離子體膠聚合等方法取代。常規(guī)光刻膠涂布工序的優(yōu)化需要考慮滴膠速度、滴膠量、轉(zhuǎn)速、環(huán)境溫度和濕度等,這些因素的穩(wěn)定性很重要。根據(jù)性質(zhì)的不一樣,光刻膠可以分為正膠和負(fù)膠。在工藝發(fā)展的早期,負(fù)膠一直在光刻工藝中占主導(dǎo)地位,隨著VLSIIC和2~5微米圖形尺寸的出現(xiàn),負(fù)膠已不能滿足要求。隨后出現(xiàn)了正膠,但正膠的缺點是粘結(jié)能力差。濕法刻蝕是集成電路制造工藝采用的技術(shù)之一。
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。光刻膠用原材料更偏向于客制化產(chǎn)品。山東硅片光刻
目前,光刻膠原料仍大量依賴進(jìn)口。江蘇功率器件光刻
曝光是光刻過程中的重要步驟之一。曝光條件的控制將直接影響光刻圖形的精度和一致性。在曝光過程中,需要控制的因素包括曝光時間、光線強度、光斑形狀和大小等。這些因素將共同決定光刻膠的曝光劑量和反應(yīng)程度,從而影響圖形的精度和一致性。為了優(yōu)化曝光條件,需要采用先進(jìn)的曝光控制系統(tǒng)和實時監(jiān)測技術(shù)。這些技術(shù)能夠?qū)崟r監(jiān)測和調(diào)整曝光過程中的各項參數(shù),確保曝光劑量的穩(wěn)定性和一致性。同時,還需要對曝光后的圖形進(jìn)行嚴(yán)格的檢測和評估,以便及時發(fā)現(xiàn)和解決問題。江蘇功率器件光刻