光刻机经历了5代产品发展,每次改进和创新都明显提升了光刻机所能实现的工艺节点。为接触式光刻机。曝光方式为掩模版与半导体基片之间靠控制真空度实现紧密接触,使用光源分别为g线和i线。接触式光刻机由于掩模与光刻胶直接接触,所以易受污染,掩模版和基片容易受到损伤,掩模版寿命短。第二代为接近式光刻机。曝光方式为掩模版与半导体基片之间有微米级别的间隙,掩模版不容易受到损伤,掩模版寿命长,但掩模版与基片之间的间隙也导致成像质量受到影响,分辨率下降。光掩膜版的制作则是通过无掩膜光刻技术得到。天津材料刻蚀服务

通过光刻技术制作出的微纳结构需进一步通过刻蚀或者镀膜,才可获得所需的结构或元件。刻蚀技术,是按照掩模图形对衬底表面或表面覆盖薄膜进行选择性腐蚀或剥离的技术,可分为湿法刻蚀和干法刻蚀。湿法刻蚀较普遍、也是成本较低的刻蚀方法,大部份的湿刻蚀液均是各向同性的,换言之,对刻蚀接触点之任何方向腐蚀速度并无明显差异。而干刻蚀采用的气体,或轰击质量颇巨,或化学活性极高,均能达成刻蚀的目的。其较重要的优点是能兼顾边缘侧向侵蚀现象极微与高刻蚀率两种优点。干法刻蚀能够满足亚微米/纳米线宽制程技术的要求,且在微纳加工技术中被大量使用。江苏材料刻蚀价格光刻过程中的掩模版误差必须严格控制在纳米级。

第三代为扫描投影式光刻机。中间掩模版上的版图通过光学透镜成像在基片表面,有效地提高了成像质量,投影光学透镜可以是1∶1,但大多数采用精密缩小分步重复曝光的方式(如1∶10,1∶5,1∶4)。IC版图面积受限于光源面积和光学透镜成像面积。光学曝光分辨率增强等光刻技术的突破,把光刻技术推进到深亚微米及百纳米级。第四代为步进式扫描投影光刻机。以扫描的方式实现曝光,采用193nm的KrF准分子激光光源,分步重复曝光,将芯片的工艺节点提升一个台阶。实现了跨越式发展,将工艺推进至180~130nm。随着浸入式等光刻技术的发展,光刻推进至几十纳米级。第五代为EUV光刻机。采用波长为13.5nm的激光等离子体光源作为光刻曝光光源。即使其波长是193nm的1/14,几乎逼近物理学、材料学以及精密制造的极限。
从对准信号上分,主要包括标记的显微图像对准、基于光强信息的对准和基于相位信息对准。对准法则是光刻只是把掩膜版上的Y轴与晶园上的平边成90º,如图所示。接下来的掩膜版都用对准标记与上一层带有图形的掩膜对准。对准标记是一个特殊的图形,分布在每个芯片图形的边缘。经过光刻工艺对准标记就永远留在芯片表面,同时作为下一次对准使用。对准方法包括:a、预对准,通过硅片上的notch或者flat进行激光自动对准b、通过对准标志,位于切割槽上。另外层间对准,即套刻精度,保证图形与硅片上已经存在的图形之间的对准。氧等离子普遍用于光刻胶去除。

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。通过优化刻蚀气体比例、刻蚀功率等参数,可实现高垂直度氮化硅刻蚀。江西材料刻蚀服务
每一代光刻机的进步都伴随着挑战与突破。天津材料刻蚀服务
当图形尺寸大于3μm时,湿法刻蚀广用于半导体生产的图形化过程。湿法刻蚀具有非常好的选择性和高刻蚀速率,这根据刻蚀剂的温度和厚度而定。比如,氢氟酸(HF)刻蚀二氧化硅的速度很快,但如果单独使用却很难刻蚀硅。因此在使用氢氟酸刻蚀硅晶圆上的二氧化硅层时,硅衬底就能获得很高的选择性。相对于干法刻蚀,湿法刻蚀的设备便宜很多,因为它不需要真空、射频和气体输送等系统。然而当图形尺寸缩小到3μm以下时,由于湿法刻蚀为等向性刻蚀轮廓(见图2),因此继续使用湿法刻蚀作为图形化刻蚀就变得非常困难,利用湿法刻蚀处理图形尺寸小于3μm的密集图形是不可能的。由于等离子体刻蚀具有非等向性刻蚀轮廓,在更精密的图形化刻蚀中,等离子体刻蚀就逐渐取代了湿法刻蚀。湿法刻蚀因高选择性被用于剥除晶圆表面的整面全区薄膜。天津材料刻蚀服务