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。图形反转胶的显影过程。芯片光刻加工工厂

光刻工艺就是将光学掩膜版的图形转移至光刻胶中。掩膜版按基板材料分为树脂和玻璃基板,其中玻璃基板又包含石英玻璃,硅硼玻璃,苏打玻璃等,石英玻璃硬度高,热膨胀系数低但价格较高等主要用于高精度领域;按光学掩膜版的遮光材料可分为乳胶遮光模和硬质遮光膜,硬质遮光膜又细分为铬,硅,硅化钼,氧化铁等。在半导体领域,铬-石英版因其性能稳定,耐用性,精度高等在该领域被广泛应用。我国的光学掩膜版制作始于20世纪60年代,当时基板主要进口日本“樱花”玻璃及美国柯达玻璃。1978年,我国大连玻璃厂当时实现制版玻璃的产业化,成品率10%左右。80年代后期,基板主要采用平拉玻璃。到90年代,浮法玻璃技术技术较为成熟,开始使用浮法玻璃作为基板,2005年使用超白浮法玻璃作为基板。2010年以后,光掩模基板石英玻璃开始投产,其质量能基本满足IC产业光掩模版基板的高精度需求。随着市场对大直径硅片的需求,大尺寸玻璃基板也同时趋向于大型化,对光掩模石英玻璃基板也提出了更高的要求。芯片光刻加工工厂TMAH稀溶液在光刻中普遍用于光刻胶的显影。

现有光刻主要利用的是光刻胶中光敏分子的单光子吸收效应所诱导的光化学反应。光敏分子吸收一个能量大于其比较低跃迁能级的光子,从基态跃迁到激发态,经过电子态之间的转移生成活性种,诱发光聚合、光分解等化学反应,使光刻胶溶解特性发生改变。光刻分辨率的物理极限与光源波长和光刻物镜数值孔径呈线性关系,提高光刻分辨率主要通过缩短光刻光源波长来实现。尽管使用的光刻光源波长从可见光(G线,436nm)缩短到紫外(Ⅰ线,365nm)、深紫外(KrF,248nm;ArF,193nm)甚至极紫外(EUV,13.5nm)波段,由于光学衍射极限的限制,其分辨率极限在半个波长左右。
在反转工艺下,通过适当的工艺参数,可以获得底切的侧壁形态。这种方法的主要应用领域是剥离过程,在剥离过程中,底切的形态可以防止沉积的材料在光刻胶边缘和侧壁上形成连续薄膜,有助于获得干净的剥离光刻胶结构。在图像反转烘烤步骤中,光刻胶的热稳定性和化学稳定性可以得到部分改善。因此,光刻胶在后续的工艺中如湿法、干法蚀刻以及电镀中都体现出一定的优势。然而,这些优点通常被比较麻烦的图像反转处理工艺的缺点所掩盖。如额外增加的处理步骤很难或几乎不可能获得垂直的光刻胶侧壁结构。因此,图形反转胶更多的是被应用于光刻胶剥离应用中。与正胶相比,图形反转工艺需要反转烘烤和泛曝光步骤,这两个步骤使得曝光的区域在显影液中不能溶解,并且使曝光中尚未曝光的区域能够被曝光。没有这两个步骤,图形反转胶表现为具有与普通正胶相同侧壁的侧壁结构,只有在图形反转工艺下才能获得底切侧壁结构的光刻胶轮廓形态。光刻技术对于提升芯片速度、降低功耗具有关键作用。

掩膜对准光刻及步进投影式光刻机中常用汞灯作为曝光光源,其发射光谱包括g-(波长435nm)、h-(波长405nm)和i-线(波长365nm)。一个配有350wHg灯的6英寸掩模对准器通常能获得大约光输出。15–30mw/cm2,i-线强度通常大约占全部三条线总光强的40%。LED作为近年来比较常见的UV光源在掩膜对准式光刻系统中比较常见,其相比于汞灯光源其优点是冷光源,不会对光刻胶产生辐照加热,避免光刻胶受热变形。除了Hg灯,具有合适波长的激光器也是光刻胶曝光的合适光源。由于光引发剂的光谱吸收带不会在某一特定波长突然终止,相应的适应剂量也会暴露在比数据表中所示范围高约10nm的波长处,但这延长了需要直写的时间。另外,在干涉光刻中也常常用的例如He-Cd(328nm)作为光源,其同样能对大部分i-线胶进行曝光。光刻工艺中的温度控制对结果有明显影响。福建材料刻蚀厂家
我国光学掩膜版的发展。芯片光刻加工工厂
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。
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