电子束曝光指使用电子束在表面上制造图样的工艺,是光刻技术的延伸应用。它的特点是分辨率高、图形产生与修改容易、制作周期短。它可分为扫描曝光和投影曝光两大类,其中扫描曝光系统是电子束在工件面上扫描直接产生图形,分辨率高,生产率低。投影曝光系统实为电子束图形复印系统,它将掩模图形产生的电子像按原尺寸或缩小后复印到工件上,因此不仅保持了高分辨率,而且提高了生产率。电子束曝光系统一般包括如下配件:电子束源:热电子发射和场发射、电磁透镜系统、Stage系统、真空系统、控制系统。通常来说,电子束的束斑大小决定了曝光设计线宽,设计线宽应至少为束斑的3倍以上。由于电子束的束斑大小和束流大小、光阑大小等直接的相关,而束流大小、步距等又决定了曝光时间的长短。因此,工作时需要综合考虑决定采用的束流及工作模式。光刻技术的发展离不开持续的创新和研发投入。广东微纳加工平台

曝光后烘烤是化学放大胶工艺中很关键,也是反应机理很复杂的一道工序。后烘过程中,化学放大胶内存在多种反应机制,情况复杂并相互影响。例如各反应基团的扩散,蒸发将导致抗蚀刑的组成分布梯度变化:基质树脂中的去保护基团会引起胶膜体积增加但当烘烤温度达到光刻胶的玻璃化温度时基质树脂又并始变得稠密两者同时又都会影响胶膜中酸的扩散,且影响作用相反。这众多的反应机制都将影响到曝光图形,因此烘烤的温度、时间和曝光与烘烤之间停留的时间间隔都是影响曝光图形线宽的重要因素。接触式光刻厂商EUV光刻解决了更小特征尺寸的需求。

在光刻胶技术数据表中,会给出一些参考的曝光剂量值,通常,这里所写的值是用单色i-线或者BB-UV曝光。正胶和负胶的光反应通常是一个单光子过程与时间没太大关系。因此,在原则上需要多长时间(从脉冲激光的飞秒到接触光刻的秒到激光干涉光刻的小时)并不重要,作为强度和时间的产物,作用在在光刻胶上的剂量是光强与曝光时间的产物。在增加光强和光刻胶厚度较大的时候,必须考虑曝光过程中产生的热量和气体(如正胶和图形反转胶中的N2排放)从光刻胶膜中排出时间因为热量和气体会导致光刻胶膜产生热和机械损伤。衬底的反射率对光刻胶膜实际吸收的曝光强度有影响,特别是对于薄的光学光刻胶膜。玻璃晶圆的短波光强反射约10%,硅晶片反射约30%,金属薄膜的反射系数可超过90%。哪一种曝光剂量是“比较好”也取决于光刻工艺的要求。有时候稍微欠曝光可以减小这种衬底反射带来的负面影响。在厚胶情况下,足够的曝光剂量是后续合理的较短显影时间的保障。
氧等离子去胶是利用氧气在微波或射频发生器的作用下产生氧等离子体,具有活性的氧等离子体与有机聚合物发生氧化反应,是的有机聚合物被氧化成水汽和二氧化碳等排除腔室,从而达到去除光刻胶的目的,这个过程我们有时候也称之为灰化或者扫胶。氧等离子去胶相比于湿法去胶工艺更为简单、适应性更好。市面上常见氧等离子去胶机按照频率可分为微波等离子去胶机和射频等离子去胶机两种,微波等离子去胶机的工作频率更高,更高的频率决定了等离子体拥有更高的激子浓度、更小的自偏压,更高的激子浓度决定了去胶速度更快,效率更高;更低的自偏压决定了其对衬底的刻蚀效应更小,也意味着去胶过程中对衬底无损伤,而射频等离子去胶机其工作原理与刻蚀机相似,结构上更加简单。底部对准( BSA)技术,能实现“ 双面对准,单面曝光”。

在光学光刻中,光致抗蚀剂通过光掩模用紫外光曝光。紫外接触式曝光机使用了较短波长的光(G线435nm,H线405nm,I线365nm)。接触光刻机属于这种光学光刻。掩膜版的制作则是通过无掩膜光刻技术得到。设计图案由于基本只用一次,一般使用激光直写技术或者电子束制作掩膜版,通过激光束在光刻胶上直接扫描曝光出需要的图形,在经过后续工艺,得到需要的掩膜版。激光直写系统包括光源,激光调制系统,变焦透镜,工件台控制系统,计算机控制系统等。光刻步骤中的曝光时间需精确到纳秒级。重庆氮化硅材料刻蚀
氧等离子普遍用于光刻胶去除。广东微纳加工平台
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。广东微纳加工平台