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。UV-LED 光源具有光强更高、稳定性更好的特点。江苏Si材料刻蚀

光源的选择不但影响光刻胶的曝光效果和稳定性,还直接决定了光刻图形的精度和生产效率。选择合适的光源可以提高光刻图形的分辨率和清晰度,使得在更小的芯片上集成更多的电路成为可能。同时,优化光源的功率和曝光时间可以缩短光刻周期,提高生产效率。然而,光源的选择也需要考虑成本和环境影响。高亮度、高稳定性的光源往往伴随着更高的制造成本和维护成本。因此,在选择光源时,需要在保证图形精度和生产效率的同时,兼顾成本和环境可持续性!数字光刻工艺光刻过程中的掩模版误差必须严格控制在纳米级。

光刻胶原料是光刻胶产业的重要环节,原料的品质也决定了光刻胶产品品质。光刻胶上游原材料是指光刻胶化学品一级原料,可以细分为感光剂、溶剂、成膜树脂及添加剂(助剂、单体等)。在典型的光刻胶组分中,一般溶剂含量占到65%-90%,成膜树脂占5%-25%,感光剂及添加剂占15%以下。我国对光刻胶及化学品的研究起步较晚,尽管取得了一定成果,但技术水平仍与国际水平相差较大,作为原料的主要化学品仍然需要依赖进口。同时在当前市场中,受光刻胶产品特性影响,光刻胶用原材料更偏向于客制化产品,原材料需要满足特定的分析结构、分子量、纯度以及粒径控制等。
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。光刻胶是微纳加工中微细图形加工的关键材料之一。

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。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。北京光刻
光刻胶的主要功能是在整个区域进行化学或机械处理工艺时,保护光刻胶下的衬底部分。江苏Si材料刻蚀
刻胶显影完成后,图形就基本确定,不过还需要使光刻胶的性质更为稳定。硬烘干可以达到这个目的,这一步骤也被称为坚膜。在这过程中,利用高温处理,可以除去光刻胶中剩余的溶剂、增强光刻胶对硅片表面的附着力,同时提高光刻胶在随后刻蚀和离子注入过程中的抗蚀性能力。另外,高温下光刻胶将软化,形成类似玻璃体在高温下的熔融状态。这会使光刻胶表面在表面张力作用下圆滑化,并使光刻胶层中的缺陷减少,这样修正光刻胶图形的边缘轮廓。江苏Si材料刻蚀