广州半导体光刻 广东省科学院半导体研究所供应

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。精确控制光刻环境是确保产品一致性的关键。广州半导体光刻

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。广州半导体光刻厚胶光学光刻是一种很重要的方法和手段，具有广阔的应用前景是微纳加工技术研究中十分活跃的领域。

湿法腐蚀是利用腐蚀液和基片之间的化学反应。采用这种方法，虽然各向异性刻蚀并非不可能，但比各向同性刻蚀要困难得多。溶液和材料的组合有很多限制，必须严格控制基板温度、溶液浓度、添加量等条件。无论条件调整得多么精细，湿法蚀刻都难以实现1μm以下的精细加工。其原因之一是需要控制侧面蚀刻。侧蚀是一种也称为底切的现象。即使希望通过湿式蚀刻在垂直方向（深度方向）溶解材料，也不可能完全防止溶液腐蚀侧面，因此材料在平行方向的溶解将不可避免地进行。由于这种现象，湿蚀刻随机产生比目标宽度窄的部分。这样，在加工需要精密电流控制的产品时，再现性低，精度不可靠。

基于光刻工艺的微纳加工技术主要包含以下过程：掩模（mask）制备、图形形成及转移（涂胶、曝光、显影）、薄膜沉积、刻蚀、外延生长、氧化和掺杂等。在基片表面涂覆一层某种光敏介质的薄膜（抗蚀胶），曝光系统把掩模板的图形投射在（抗蚀胶）薄膜上，光（光子）的曝光过程是通过光化学作用使抗蚀胶发生光化学作用，形成微细图形的潜像，再通过显影过程使剩余的抗蚀胶层转变成具有微细图形的窗口，后续基于抗蚀胶图案进行镀膜、刻蚀等可进一步制作所需微纳结构或器件。光刻技术的发展离不开持续的创新和研发投入。

基于掩模板图形传递的光刻工艺可制作宏观尺寸的微细结构，受光学衍射的极限，适用于微米以上尺度的微细结构制作，部分优化的光刻工艺可能具有亚微米的加工能力。例如，接触式光刻的分辨率可能到达0.5μm，采用深紫外曝光光源可能实现0.1μm。但利用这种光刻技术实现宏观面积的纳米/亚微米图形结构的制作是可欲而不可求的。近年来，国内外比较多学者相继提出了超衍射极限光刻技术、周期减小光刻技术等，力求通过曝光光刻技术实现大面积的亚微米结构制作，但这类新型的光刻技术尚处于实验室研究阶段。光刻机常用光源介绍。广州半导体光刻

目前，光刻胶原料仍大量依赖进口。广州半导体光刻

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。广州半导体光刻