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。光刻技术不断进化,向着更高集成度和更低功耗迈进。浙江半导体光刻

剥离工艺(lift-off)是指在有光刻胶图形的掩膜上镀膜后,再去除光刻胶获得图案化的金属的工艺。在剥离工艺中,有几种关键因素影响得到的金属形貌。1.光刻胶的厚度。光刻胶厚度需大于金属厚度,一般光刻胶厚度在金属厚度的三倍以上胶面上的金属更易成功剥离。2.光刻胶种类。紫外光刻中,正胶光刻胶一般为“正梯形”,负胶光刻胶侧壁形貌一般为“倒梯性”。“倒梯形”的光刻胶更容易剥离,故在剥离工艺中常使用负胶。3.镀膜工艺。蒸发镀膜相比溅射镀膜在光刻胶侧壁更少镀上金属,因此蒸发镀膜更易剥离。江西数字光刻莫尔条纹是两条光栅或其他两个物体之间,当它们以一定的角度和频率运动时,会产生干涉条纹图案。

湿法刻蚀是集成电路制造工艺采用的技术之一。虽然由于受其刻蚀的各向同性的限制,使得大部分的湿法刻蚀工艺被具有各向异性的干法刻蚀替代,但是它在尺寸较大的非关键层清洗中依然发挥着重要的作用。尤其是在对氧化物去除残留与表皮剥离的刻蚀中,比干法刻蚀更为有效和经济。湿法刻蚀的对象主要有氧化硅、氮化硅、单晶硅或多晶硅等。湿法刻蚀氧化硅通常采用氢氟酸(HF)为主要化学载体。为了提高选择性,工艺中采用氟化铵缓冲的稀氢氟酸。为了保持pH值稳定,可以加入少量的强酸或其他元素。掺杂的氧化硅比纯氧化硅更容易腐蚀。湿法化学剥离(WetRemoval)主要是为了去除光刻胶和硬掩模(氮化硅)。热磷酸(H3PO4)是湿法化学剥离去除氮化硅的主要化学液,对于氧化硅有较好的选择比。在进行这类化学剥离工艺前,需要将附在表面的氧化硅用HF酸进行预处理,以便将氮化硅均匀地消除掉。
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。光刻机被称作“现代光学工业之花”。

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。光刻步骤中的曝光时间需精确到纳秒级。云南接触式光刻
高效光刻解决方案对于降低成本至关重要。浙江半导体光刻
曝光显影后存留在光刻胶上的图形(被称为当前层(currentlayer)必须与晶圆衬底上已有的图形(被称为参考层(referencelayer))对准。这样才能保证器件各部分之间连接正确。对准误差太大是导致器件短路和断路的主要原因之一,它极大地影响器件的良率。在集成电路制造的流程中,有专门的设备通过测量晶圆上当前图形(光刻胶图形)与参考图形(衬底内图形)之间的相对位置来确定套刻的误差(overlay)。套刻误差定量地描述了当前的图形相对于参考图形沿X和Y方向的偏差,以及这种偏差在晶圆表面的分布。与图形线宽(CD)一样,套刻误差也是监测光刻工艺好坏的一个关键指标。理想的情况是当前层与参考层的图形正对准,即套刻误差是零。为了保证设计在上下两层的电路能可靠连接,当前层中的某一点与参考层中的对应点之间的对准偏差必须小于图形间距的1/3。浙江半导体光刻