不同波长的光刻光源要求截然不同的光刻设备和光刻胶材料。在20世纪80年代,半导体制成的主流工艺尺寸在1.2um(1200nm)至0.8um(800nm)之间。那时候波长436nm的光刻光源被普遍使用。在90年代前半期,随着半导体制程工艺尺寸朝0.5um(500nm)和0.35um(350nm)演进,光刻开始采用365nm波长光源。436nm和365nm光源分别是高压汞灯中能量较高,波长较短的两个谱线。高压汞灯技术成熟,因此较早被用来当作光刻光源。使用波长短,能量高的光源进行光刻工艺更容易激发光化学反应、提高光刻分别率。在完成图形的曝光后,用激光曝光硅片边缘,然后在显影或特殊溶剂中溶解。山东微纳光刻

常用的光刻胶主要是两种,正性光刻胶(positive photoresist)被曝光的部分会被显影剂去除,负性光刻胶(negative photoresist)未被曝光的部分会被显影剂去除。正性光刻胶主要应用于腐蚀和刻蚀工艺,而负胶工艺主要应用于剥离工艺(lift-off)。光刻是微纳加工当中不可或缺的工艺,主要是起到图形化转移的作用。常规的光刻分为有掩膜光刻和无掩膜光刻。无掩膜光刻主要是电子束曝光和激光直写光,有掩膜光刻主要是接触式曝光、非接触式曝光和stepper光刻。对于有掩膜光刻,首先需要设计光刻版,常用的设计软件有CAD、L-edit等软件。山西数字光刻每颗芯片诞生之初,都要经过光刻机的雕刻,精度要达到头发丝的千分之一。

正胶光刻的基本流程:衬底清洗、前烘以及预处理,涂胶、软烘、曝光、显影、图形检查,后烘。负胶光刻的基本流程:衬底清洗、前烘以及预处理、涂胶、软烘、曝光、后烘、显影、图形检查。正胶曝光前,光刻胶不溶于显影液,曝光后,曝光区溶于显影液,图形与掩膜版图形相同;而负性光刻胶,曝光前光刻胶可溶于显影液,曝光后,被曝光区不溶于显影液,图形与掩膜版图形相同。光刻可能会出现显影不干净的异常,主要原因可能是显影时间不足、显影溶液使用周期过长,溶液溶解胶量较多、曝光时间不足,主要的解决方法有增加显影时间、更换新的显影液,增强溶液溶解能力、增加曝光时间。
光刻胶按应用领域分类,可分为PCB光刻胶、显示面板光刻胶、半导体光刻胶及其他光刻胶。全球市场上不同种类光刻胶的市场结构较为均衡。智研咨询的数据还显示,受益于半导体、显示面板、PCB产业东移的趋势,自2011年至今,光刻胶中国本土供应规模年华增长率达到11%,高于全球平均5%的增速。2019年中国光刻胶市场本土企业销售规模约70亿元,全球占比约10%,发展空间巨大。目前,中国本土光刻胶以PCB用光刻胶为主,平板显示、半导体用光刻胶供应量占比极低。光刻胶若性能不达标会对芯片成品率造成重大影响。

坚膜,以提高光刻胶在离子注入或刻蚀中保护下表面的能力;进一步增强光刻胶与硅片表面之间的黏附性;进一步减少驻波效应(StandingWaveEffect)。常见问题:a、烘烤不足(Underbake)。减弱光刻胶的强度(抗刻蚀能力和离子注入中的阻挡能力);降低小孔填充能力(GapfillCapabilityfortheneedlehole);降低与基底的黏附能力。b、烘烤过度(Overbake)。引起光刻胶的流动,使图形精度降低,分辨率变差。另外还可以用深紫外线(DUV,DeepUltra-Violet)坚膜。使正性光刻胶树脂发生交联形成一层薄的表面硬壳,增加光刻胶的热稳定性。在后面的等离子刻蚀和离子注入(125~200C)工艺中减少因光刻胶高温流动而引起分辨率的降低。非接触式曝光,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。山西数字光刻
一般的光刻工艺要经历硅片表面清洗烘干、涂底、旋涂光刻胶、软烘、对准曝光、后烘、显影、硬烘等工序。山东微纳光刻
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_rotationperminute)、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;山东微纳光刻
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