在光刻胶技术数据表中,会给出一些参考的曝光剂量值,通常,这里所写的值是用单色i-线或者BB-UV曝光。正胶和负胶的光反应通常是一个单光子过程与时间没太大关系。因此,在原则上需要多长时间(从脉冲激光的飞秒到接触光刻的秒到激光干涉光刻的小时)并不重要,作为强度和时间的产物,作用在在光刻胶上的剂量是光强与曝光时间的产物。在增加光强和光刻胶厚度较大的时候,必须考虑曝光过程中产生的热量和气体(如正胶和图形反转胶中的N2排放)从光刻胶膜中排出时间因为热量和气体会导致光刻胶膜产生热和机械损伤。衬底的反射率对光刻胶膜实际吸收的曝光强度有影响,特别是对于薄的光学光刻胶膜。玻璃晶圆的短波光强反射约10%,硅晶片反射约30%,金属薄膜的反射系数可超过90%。哪一种曝光剂量是“比较好”也取决于光刻工艺的要求。有时候稍微欠曝光可以减小这种衬底反射带来的负面影响。在厚胶情况下,足够的曝光剂量是后续合理的较短显影时间的保障。新型光刻材料正在逐步替代传统光刻胶。河北光刻

泛曝光是在不使用掩膜的曝光过程,会对未暴露的光刻胶区域进行曝光,从而可以在后续的显影过程被溶解显影。为了使光刻胶轮廓延伸到衬底,(衬底附近)光刻胶区域也应获得足够的曝光剂量。泛曝光的剂量过大并不会影响后续的工艺过程,因为曝光区域的光刻胶在反转烘烤过程中已经不再感光。因此,我们建议泛曝光的剂量至少是在正胶工艺模式下曝光相同厚度的光刻胶胶膜所需要剂量的两到三倍。特别是在厚胶的情况下(>3um胶厚),在泛曝光时下面这些情况也要考虑同样的事情,这也与后正胶的曝光相关:由于光刻胶在反转烘烤步骤后是不含水分,而DNQ基光刻胶的曝光过程是需要水的,因此在泛曝光前光刻胶也需时间进行再吸水过程。由于泛曝光的曝光剂量较大,曝光过程中氮的释放可能导致气泡或裂纹的形成。四川接触式光刻通过重复进行Si蚀刻、聚合物沉积、底面聚合物去除,可以进行纵向的深度蚀刻,侧壁的凹凸因形似扇贝。

UV-LED光源作为一种新兴光源,近几年技术获得了极大的进步,在光刻机上同样作为光源使用。与传统汞灯相比,具有光强更高、稳定性更好的特点,可节省电能约50%,寿命延长5倍~10倍。一支汞灯的使用寿命通常在800~1000h,在进行工业生产中,通常24h保持工作状态,能耗极大,随着持续使用光强快速衰减,需要根据工艺需求不断对汞灯位置进行校正,调节光强大小以满足曝光时光强求。UV-LED光源采用电子快门技术,曝光结束后LED自动关闭,间断性的使用极大地延长了LED的使用时间,曝光光强可以通过调节灯珠功率实现,操作简单方便。套刻精度(OverlayAccuracy)的基本含义是指前后两道光刻工序之间两者图形的对准精度,如果对准的偏差过大,就会直接影响产品的良率。一般光刻机厂商会提供每台设备的极限套刻精度。套刻精度作为是光刻机的另一个非常重要的技术指标,不同光刻机会采用不同的对准系统,与此同时每层图形的对准标记也有所不同。
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。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。

在曝光这一步中,将使用特定波长的光对覆盖衬底的光刻胶进行选择性地照射。光刻胶中的感光剂会发生光化学反应,从而使正光刻胶被照射区域(感光区域)、负光刻胶未被照射的区域(非感光区)化学成分发生变化。这些化学成分发生变化的区域,在下一步的能够溶解于特定的显影液中。在接受光照后,正性光刻胶中的感光剂DQ会发生光化学反应,变为乙烯酮,并进一步水解为茚并羧酸,羧酸在碱性溶剂中的溶解度比未感光部分的光刻胶高出约100倍,产生的羧酸同时还会促进酚醛树脂的溶解。利用感光与未感光光刻胶对碱性溶剂的不同溶解度,就可以进行掩膜图形的转移。曝光方法包括:接触式曝光—掩膜板直接与光刻胶层接触;接近式曝光—掩膜板与光刻胶层的略微分开,大约为10~50μm;投影式曝光—在掩膜板与光刻胶之间使用透镜聚集光实现曝光和步进式曝光。光刻过程中需要严格控制环境尘埃。上海硅片光刻
下一代光刻技术将探索更多光源类型和图案化方法。河北光刻
随着半导体工艺的不断进步,光刻机的光源类型也在不断发展。从传统的汞灯到现代的激光器、等离子体光源和极紫外光源,每种光源都有其独特的优点和适用场景。汞灯作为传统的光刻机光源,具有成本低、易于获取和使用等优点。然而,其光谱范围较窄,无法满足一些特定的制程要求。相比之下,激光器具有高亮度、可调谐等特点,能够满足更高要求的光刻制程。此外,等离子体光源则拥有宽波长范围、较高功率等特性,可以提供更大的光刻能量。极紫外光源(EUV)作为新一代光刻技术,具有高分辨率、低能量消耗和低污染等优点。然而,EUV光源的制造和维护成本较高,且对工艺环境要求苛刻。因此,在选择光源类型时,需要根据具体的工艺需求和成本预算进行权衡!河北光刻