在半导体制程的光刻工艺中,集成电路线宽的特征尺寸可以由瑞利公式确定:CD= k1*λ/NA。CD (Critical Dimension)表示集成电路制程中的特征尺寸;k1是瑞利常数,是光刻系统中工艺和材料的一个相关系数;λ是曝光波长,而NA(Numerical Aperture)则表示了光刻机的孔径数值。因此,光刻机需要通过降低瑞利常数和曝光波长,增大孔径尺寸来制造具有更小特征尺寸的集成电路。其中降低曝光波长与光刻机使用的光源以及光刻胶材料高度相关。历史上光刻机所使用的光源波长呈现出与集成电路关键尺寸同步缩小的趋势。只有纳米尺度的图形或工艺层由电子束光刻实现。河北微纳加工工艺

每颗芯片诞生之初,都要经过光刻机的雕刻,精度要达到头发丝的千分之一,如今,全世界能够生产光刻机的国家只有四个,中国成为了其中的一员,实现了从无到有的突破。光刻机又被称为:掩模对准曝光机、曝光系统、光刻系统等。常用的光刻机是掩模对准光刻,所以它被称为掩模对准系统。它指的是通过将硅晶片表面上的胶整平,然后将掩模上的图案转移到光刻胶,将器件或电路结构暂时“复制”到硅晶片上的过程。它不是简单的激光器,但它的曝光系统基本上使用的是复杂的紫外光源。光刻机是芯片制造的中心设备之一,根据用途可分为几类:光刻机生产芯片;有光刻机包装;还有一款投影光刻机用在LED制造领域。山东光刻加工厂商光刻是平面型晶体管和集成电路生产中的一个主要工艺。

一般而言,KrF(248nm)光刻胶使用聚对羟基苯乙烯及其衍生物作为成膜树脂,使用磺酸碘鎓盐和硫鎓盐作为光致酸剂;而ArF(193nm)光刻胶则多使用聚甲基丙烯酸酯衍生物,环烯烃-马来酸酐共聚物,环形聚合物等作为成膜树脂;由于化学结构上的原因,Arf(193nm)光刻胶需要比KrF(248nm)光刻胶更加敏感的光致酸剂。虽然在2007年之后,一些波长更短的准分子光刻光源技术陆续出现,但是这些波段的辐射都很容易被光刻镜头等光学材料吸收,使这些材料受热产生膨胀而无法正常工作。少数可以和这些波段的辐射正常工作的光学材料,比如氟化钙(萤石)等,成本长期居高不下。再加上浸没光刻和多重曝光等新技术的出现,193nm波长ArF光刻系统突破了此前 65nm 分辨率的瓶颈,所以在45nm 到10nm之间的半导体制程工艺中,ArF光刻技术仍然得到了较普遍的应用。
光刻涂底方法:气相成底膜的热板涂底。HMDS蒸气淀积,200~250C,30秒钟;优点:涂底均匀、避免颗粒污染;旋转涂底。缺点:颗粒污染、涂底不均匀、HMDS用量大。目的:使表面具有疏水性,增强基底表面与光刻胶的黏附性旋转涂胶方法:a、静态涂胶(Static)。硅片静止时,滴胶、加速旋转、甩胶、挥发溶剂(原光刻胶的溶剂约占65~85%,旋涂后约占10~20%);b、动态(Dynamic)。低速旋转(500rpm_rotation per minute)、滴胶、加速旋转(3000rpm)、甩胶、挥发溶剂。决定光刻胶涂胶厚度的关键参数:光刻胶的黏度(Viscosity),黏度越低,光刻胶的厚度越薄;光刻胶旋转速度,速度越快,厚度越薄;

光刻分辨率Resolution:0.18~0.25μm(一般采用了偏轴照明OAI_Off-Axis Illumination和相移掩膜板技术PSM_Phase Shift Mask增强);套刻精度Overlay:65nm;产能Throughput:30~60wafers/hour(200mm);视场尺寸Field Size:25×32mm;后烘方法:热板,110~130C,1分钟。目的:a、减少驻波效应;b、激发化学增强光刻胶的PAG产生的酸与光刻胶上的保护基团发生反应并移除基团使之能溶解于显影液。显影方法:a、整盒硅片浸没式显影(Batch Development)。缺点:显影液消耗很大;显影的均匀性差;b、连续喷雾显影(Continuous Spray Development)/自动旋转显影(Auto-rotation Development)。一个或多个喷嘴喷洒显影液在硅片表面,同时硅片低速旋转(100~500rpm)。掩膜板与光刻胶层的略微分开,可以避免与光刻胶直接接触而引起的掩膜板损伤。广州紫外光刻
电子束入射到抗蚀剂及基片上时,电子会与固体材料的原子发生“碰撞”产生电子散射现象。河北微纳加工工艺
日本能把持光刻胶这么多年背后的深层次逻辑是什么?究其原因,主要是技术和市场两大壁垒过高导致的。首先,光刻胶作为半导体产业的基础材料,扮演着极其重要的角色,甚至可以和光刻机相媲美,但市场规模却很小。2019年的全球光刻胶市场的规模才90亿美元,不及一家大型IC设计企业的年营收,行业成长空间有限,自然进入的企业就少。另一方面,光刻胶又是一个具有极高技术壁垒的产业。由于不同的客户会有不同的应用需求,同一个客户也有不同的光刻应用需求。导致光刻胶的种类极其繁杂,必须通过调整光刻胶的配方,满足差异化应用需求,这也是光刻胶制造商较中心的技术。河北微纳加工工艺
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