广州接触式光刻 广东省科学院半导体研究所供应

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。光刻图案的复杂性随着制程的进步而不断增加。广州接触式光刻

涂胶工序是图形转换工艺中重要的步骤。涂胶的质量直接影响到所加工器件的缺陷密度。为了保证线宽的重复性和接下去的显影时间，同一个样品的胶厚均匀性和不同样品间的胶厚一致性不应超过±5nm(对于1.5um胶厚±0.3%)。光刻胶的目标厚度的确定主要考虑胶自身的化学特性以及所要复制图形中线条的及间隙的微细程度。太厚胶会导致边缘覆盖或连通、小丘或田亘状胶貌、使成品率下降。在MEMS中、胶厚(烤后)在0.5-2um之间，而对于特殊微结构制造，胶厚度有时希望1cm量级。在后者，旋转涂胶将被铸胶或等离子体胶聚合等方法取代。常规光刻胶涂布工序的优化需要考虑滴胶速度、滴胶量、转速、环境温度和湿度等，这些因素的稳定性很重要。根据性质的不一样，光刻胶可以分为正胶和负胶。在工艺发展的早期，负胶一直在光刻工艺中占主导地位，随着VLSIIC和2～5微米图形尺寸的出现，负胶已不能满足要求。随后出现了正胶，但正胶的缺点是粘结能力差。广州光刻代工光源波长的选择直接影响光刻的分辨率。

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。

铝（Aluminium）是一种银白色轻金属，密度为2.70g/cm3。熔点660℃。易溶于稀硫酸、硝酸、盐酸、氢氧化钠和氢氧化钾溶液，难溶于水。在常温下能形成一层防止金属腐蚀的氧化膜。铝的湿法刻蚀溶液主要是磷酸、硝酸、醋酸以及水的混合溶液，其中，磷酸为主腐蚀液，硝酸为氧化剂、催化剂，醋酸作缓冲剂、活性剂，改善表面压力；腐蚀液温度越高，腐蚀速率越快。光刻工艺使用的光源为紫外全谱，之后慢慢发展到使用G线和I线紫外光作为光源。在G线和I线光刻工艺中，光刻胶的基体材料主要为酚醛树脂，其由对甲酚、间甲酚与甲醛缩合得到，采用的感光化合物为重氮萘醌化合物。其曝光显影机理主要为：（1）在未曝光区，重氮萘醌与光刻胶基体酚醛树脂会形成分子间氢键、静电相互作用等，从而起到抑制溶解的作用；（2）在曝光区，重氮萘醌在光照条件下分解生成羧酸，进而易与碱性的TMAH显影液发反应，起到促进光刻胶溶解的作用。TMAH溶液相较于氢氧化钾水溶液等碱性溶液，其不含金属离子，在先进制程中可以减小因金属离子带来的缺陷问题。光刻机利用精确的光线图案化硅片。

从对准信号上分，主要包括标记的显微图像对准、基于光强信息的对准和基于相位信息对准。对准法则是光刻只是把掩膜版上的Y轴与晶园上的平边成90º，如图所示。接下来的掩膜版都用对准标记与上一层带有图形的掩膜对准。对准标记是一个特殊的图形，分布在每个芯片图形的边缘。经过光刻工艺对准标记就永远留在芯片表面，同时作为下一次对准使用。对准方法包括：a、预对准，通过硅片上的notch或者flat进行激光自动对准b、通过对准标志，位于切割槽上。另外层间对准，即套刻精度,保证图形与硅片上已经存在的图形之间的对准。二氧化硅的湿法刻蚀通常使用HF。广州接触式光刻

每一代光刻机的进步都伴随着挑战与突破。广州接触式光刻

对于透明基片的双面光刻加工，其准标记可灵活设计，沿目镜的光轴上方的图案区域如果是不透光的，该区域的对准标记可以简单设计成透光十字或透光方框作为对准标记。如果目镜光轴上方掩模板图案区域是透光的，该区域设计的对准标记可以设计成十字型或方框。不管是十字型还是方框型，都是参照内部的边和角进行精确对准。综合考虑到物距不一成像大小不同的因素，两块掩模板的对准标记也可以设计成大小不一的，以掩模板和基片标记成像方便观测对准为原则。双面光刻调制盘作为光路一部分用于约束光束，加工完成后，要用不透明的涂料涂覆标记图案及搜索线即可，即便没有搜索线，由于小方框对准标记是透光的，也不免要用涂料涂覆，涂料对于测量狭缝和机械装配公差配合没有影响。广州接触式光刻