光刻论文
光刻工艺概述范文
光刻工艺概述范文光刻工艺是一种在微电子制造过程中使用的重要技术,它被用来制造集成电路、平板显示器、光学元件和微纳米结构等微系统设备。
光刻工艺可以实现高精度的图案转移,从而实现微电子器件的制造。
首先,光刻工艺的基础是光刻胶的使用。
光刻胶是一种特殊的液体材料,它可以在光照下发生化学反应,从而形成具有特定形状的图案。
光刻胶通常是由光敏剂、聚合物和溶剂组成的复合物。
在光刻过程中,光敏剂在光照下会发生光化学反应,而聚合物则起到保护胶膜的作用。
其次,光刻胶需要通过光刻机进行曝光。
光刻机是一种特殊的设备,它可以通过光源发射出特定波长的光,然后将光照射到光刻胶上。
光刻机通常采用紫外光或深紫外光作为光源,因为这些波长的光可以提供较高的分辨率和光刻胶的敏感性。
光照后,光刻胶中被光化学反应改变的区域会变得溶解性不同于未被照射的区域。
然后,曝光后的光刻胶需要进行显影。
显影是将光刻胶中未被光照的部分溶解掉,以显示出所需的图案。
显影过程常用的显影液是酸性的溶液,因为光刻胶通常是碱性的,酸性的显影液可以中和光刻胶中的碱性物质,从而加快显影的速度。
经过显影后,光刻胶上就会留下所需的图案。
最后,经过显影之后,就需要对光刻胶进行固化和清洗。
固化是通过加热或紫外光照射等方法使光刻胶变得硬化,以增加其耐用性和稳定性。
清洗是将显影后的光刻胶从器件表面去除。
清洗过程通常使用有机溶剂或酸碱溶液进行,以去除光刻胶的残留物。
除了上述基本步骤外,光刻工艺还有其他一些补充工艺,例如涂胶剥离、反蚀刻和多层光刻等。
涂胶剥离技术是在制造过程中用于去除曝光后的光刻胶的方法,可以使工艺更加容易进行。
反蚀刻是一种利用光化学反应来蚀刻材料的方法,可以形成多层结构。
多层光刻则是在多个层次上进行光刻,可以实现更加复杂的图案。
这些补充工艺可以根据不同需求进行选择和组合。
总的来说,光刻工艺是微电子制造中的一种重要技术,它通过使用光刻胶、光刻机和显影液等工具和材料,可以实现高精度的图案转移。
光刻实验报告小论文
摘要:光刻技术是半导体制造中至关重要的工艺,它决定了芯片的精度和性能。
本实验通过光刻工艺制备了硅片上的微结构,旨在了解光刻的基本原理、操作步骤以及影响光刻质量的关键因素。
本文详细描述了实验过程、结果分析及结论。
关键词:光刻;半导体;硅片;微结构;工艺1. 引言光刻技术是利用光学原理在硅片上形成微小图案的过程,是半导体制造的核心技术之一。
随着集成电路尺寸的不断缩小,光刻技术面临着越来越大的挑战。
本实验旨在通过实际操作,加深对光刻工艺的理解,并探讨影响光刻质量的因素。
2. 实验材料与设备2.1 实验材料:- 硅片(晶圆)- 光刻胶- 光刻掩模- 光刻机- 显微镜- 洗片机- 烘箱- 紫外线光源2.2 实验设备:- 光刻机- 显微镜- 洗片机- 烘箱- 紫外线光源3. 实验步骤3.1 光刻胶涂覆:1. 将硅片清洗干净,并干燥。
2. 将光刻胶均匀涂覆在硅片表面。
3. 将涂覆好的硅片放入烘箱中,进行前烘处理。
3.2 光刻掩模:1. 将光刻掩模放置在涂覆好光刻胶的硅片上。
2. 使用紫外线光源照射硅片,使光刻胶在掩模图案处发生交联反应。
3.3 曝光与显影:1. 将曝光后的硅片放入显影液中,使未曝光的光刻胶溶解。
2. 清洗硅片,去除未曝光的光刻胶。
3.4 后处理:1. 将显影后的硅片放入烘箱中,进行后烘处理。
2. 使用腐蚀液腐蚀硅片,去除未被光刻胶保护的部分。
4. 结果分析本实验成功制备了硅片上的微结构,观察结果如下:- 光刻胶在紫外线照射下发生交联反应,形成均匀的图案。
- 显影过程中,未曝光的光刻胶被溶解,从而实现了图案的转移。
- 后处理过程中,硅片表面形成了所需的微结构。
5. 结论本实验成功展示了光刻工艺的基本步骤,并验证了光刻技术在半导体制造中的重要性。
实验结果表明,光刻工艺的质量受到多种因素的影响,如光刻胶的选择、曝光时间、显影条件等。
因此,在实际生产中,需要严格控制光刻工艺参数,以确保光刻质量。
6. 讨论本实验中,光刻胶的选择对光刻质量具有重要影响。
微电子工艺论文----光刻胶解读
光刻胶的深入学习与新型光刻胶张智楠电科111 信电学院山东工商学院 264000摘要:首先,本文从光刻中的光刻胶、光刻胶的分类、光刻胶的技术指标(物理特性)这几个方面对光刻工艺中的光刻胶进行了详细的深入学习;其次,介绍了当代几种应用广泛的光刻胶以及新型光刻胶;最后,对光刻胶的发展趋势进行了简单的分析。
关键词:光刻、光刻胶、紫外负型光刻胶、紫外正型光刻胶、远紫外光刻胶。
光刻(photoetching)工艺可以称得上是微电子工艺中最为关键的技术,决定着制造工艺的先进程度。
光刻就是,在超净环境中,将掩膜上的几何图形转移到半导体晶体表面的敏光薄材料上的工艺过程。
而此处的敏光薄材料就是指光刻胶(photoresist)。
光刻胶又称光致抗蚀剂、光阻或光阻剂,由感光树脂、增感剂和溶剂三种主要成分组成的对光敏感的混合液体。
感光树脂经光照后,在曝光区能很快地发生光固化反应,使得这种材料的物理性能,特别是溶解性、亲合性等发生明显变化。
经适当的溶剂处理,溶去可溶性部分,得到所需图像。
光刻胶的技术复杂,品种较多。
对此探讨以下两种分类方法: 1、光刻胶根据在显影过程中曝光区域的去除或保留可分为两种——正性光刻胶(positive photoresist)和负性光刻胶(negative photoresist)。
正性光刻胶之曝光部分发生光化学反应会溶于显影液,而未曝光部份不溶于显影液,仍然保留在衬底上,将与掩膜上相同的图形复制到衬底上。
负性光刻胶之曝光部分因交联固化而不溶于阻显影液,而未曝光部分溶于显影液,将与掩膜上相反的图形复制到衬底上。
正胶的优点是分辨率比较高,缺点是粘附性不好,阻挡性弱。
与之相反,负胶的粘附性好,阻挡性强,但是分辨率不高。
2、基于感光树脂的化学结构,光刻胶可以分为三种类型。
一是光聚合型,采用烯类单体,在光作用下生成自由基,自由基再进一步引发单体聚合,最后生成聚合物,具有形成正像的特点。
二是光分解型,采用含有叠氮醌类化合物的材料,经光照后,会发生光分解反应,由油溶性变为水溶性,可以制成正性胶。
光学光刻掩膜版论文黄武 20114912
IC制备中光刻制版技术及原理姓名:黄武20114912 班级:电子信息特色实验班指导老师:张玲1制版概述信息产业是国民经济的先导产业,微电子技术更是信息产业的核心。
由1906年的电子管开始,到1956年硅台面晶体管问世,再到1960年世界第一块硅集成电路制作成功,此后集成电路的发展一发不可收拾,小规模集成电路(SSI)中规模集成电路(MSI),大规模集成电路(LSI),超大规模集成电路(VLSI),甚大,巨大规模集成电路(ULSI,GLSI)。
这几十年以来集成电路的发展趋势是尺寸越来越小,速度越来越快,电路规模越来越大,功能越来越强,衬底硅片尺寸越来越大。
这些都是大规模与超大规模集成电路的小型化、高速、低成本、高效率生产等特点所带来的结果。
集成电路在近年也已广泛应用于家用电器,汽车配件,航天航空,军事武器制导等等。
为了达到集成电路的量产以减小成本,IC制版技术就显得十分重要了。
1.1制版的意义制版就是制作光刻的掩膜版。
平面管、集成电路和采用平面工艺的其他半导体器件,都要用光刻技术来进行定域扩扩散与沉积,以获得一定形状的二极管、三极管和一定数值的电感、电容。
掩膜版在光刻过程中相当于印刷中的模板,它可以重复不断的协助我们将所需要的集成电路刻制出来。
因此掩膜版是光刻制程中的一个基本工具。
目前世界上的集成电路工业突飞猛进的发展,硅基CMOS 的特征线宽已达到0.18微米,并向着0.1微米和压0.1微米推进。
随着设计线宽的缩小,光刻技术也必须随之而发展,而光刻技术的发展需要高水平的掩膜版才能得以实现。
此外集成电路管芯成品率与掩膜版的好坏有着直接的关系。
一个成品合格管芯制备需要一套掩膜版的。
若每块掩膜版上图形成品率为0.9 ,那么两块掩膜版就是有0.81,十块掩膜版就是0.35左右,集成电路管芯的成品率比图形成品率还低。
可见光刻掩膜版的质量直接影响光刻影像的好坏,从而影响成品率。
1.2 掩膜版制作流程1.3掩膜版的基本构造与质量要求目前掩膜版以石英玻璃为主流,在其上镀有100nm 的不透光铬膜及约20nm 的氧化铬来减少反射,以增加工艺的稳定性。
光刻技术的进展
微光刻技术的发展
贝尔实验室发明第一只点接触晶体管。从此光 刻技术开始了发展。
1947
1959
世界上第一架晶体管计算机诞生,提出光刻工艺, 仙童半导体研制世界第一个适用单结构硅晶片。
60年代
仙童提出CMOS IC制造工艺,第一台IC计算机IBM360, 并且建立了世界上第一台2英寸集成电路生产线,美国 GCA公司开发出光学图形发生器和分布重复精缩机。
电子束光刻技术
20 世纪 60 年代,电子束光刻技术 ( EPL) 是在显微镜的基础上发展起来的 , 由德意志联邦共和国杜平根大学的 G . M ollenstedt 和R . Speidel 提出 。 1968年,日本电子公司成功研制出第一台扫描电子束光刻机。 20世纪80年代初,IBM公司提出了电子束缩小投影光刻的概念。 20实际90年代以来,美、日的一些研究部门采用电子束曝光技术,相继研制 成功0.1μm的CMOS器件、0.04μm的MOST及0.05μm的HEMT器件。
2007, IBM 宣布通过与美国 JSR Micro 公司合作, 利用 ArF 浸液式曝光完 成了线宽与线间隔为 29.9 nm 的图形成像。 2011之前Nikon 推出S620D 193nm液浸式光刻机(数值孔径1.25),这种光 刻机可供32nm及以上规格节点制程使用,由Intel使用开发其22nm节点制程 逻辑芯片产品.Nikon 又推出S621D 193nm液浸式光刻机(数值孔径1.25), 其性能是根据14nm制程的要求制定的。
微接触压印技术
微接触压印光刻是由 White sides 等人于 1993 年 提出的。
常用的压印模具材料有 Si、 SiO2、 Ni、 石英玻璃( 硬模材料) 和聚二甲 基硅氧烷 PDMS ( 软模材料) 。
光刻胶论文修订版
江南大学感光高分子论文—SU-8光刻工艺及其研究题目:SU-8光刻工艺及其研究班级:姓名:学号:SU-8光刻工艺及其研究摘要:SU-8 胶是一种基于环氧 SU- 8 树脂的环氧型的、近紫外光、负光刻胶,SU-8光刻工艺同时也是基于UV-LIGA技术基础上,专门用于在非常厚的底层上需要高深宽比的结构。
本文主要介绍了SU-8光刻工艺流程,同使也介绍了近几年对SU-8光刻工艺得一些优化研究进展。
关键词:SU-8胶;光刻工艺;研究进展Abstract: SU-8 photoresist is an epoxy, near-UV and negative photoresist which is based on epoxy resin SU-8, and its lithography process is also based on UV-LIGA technology, it is specifically for the requirements of a high aspect ratio of thickness of the underlying structure. This paper mainly introduces the SU-8 photolithography processand some research development for the process in recent years.Key Words:SU-8 photoresist; lithography process; research development1引言MEMS(微机电系统)器件已广泛得到应用,但其发展离不开加工技术,同时也正是由于微机电系统的蓬勃发展,各种加工工艺相继得到研究。
[1]实际应用中,许多MEMS器件都需要高深宽比的结构,同时还要求侧壁陡直。
能够实现这样的技术包括:(1)同步辐射深X射线LIGA技术。
光刻技术论文(2)
光刻技术论文(2)光刻技术论文篇二下一代光刻技术【摘要】本文从多方面对下一代光刻技术做了介绍和分析,重点描述了纳米压印光刻技术、极紫外光刻技术、无掩模光刻技术、原子光刻技术、电子束光刻技术等的原理、现状和优缺点,并展望了未来数十年的主流光刻技术。
【关键词】下一代光刻技术;纳米压印光刻技术;极紫外光刻技术;无掩模光刻技术;原子光刻技术;电子束光刻技术一、引言随着特征尺寸越变越小,传统的光学光刻已经逼近了物理上的极限,需要付出相当高昂的资金及技术代价来研发相应光刻设备,所以科研单位和厂商都投入巨大的精力和资金来研发下一代的能兼具低成本和高分辨力的光刻技术[1]。
国内山东大学、四川大学、中科院微电子所和光电所等研究单位纷纷加大了对研究新光刻技术的投入;佳能、尼康、ASML等世界三大光刻机巨头以及其他一些公司为了抢占光刻设备的市场份额,亦投入了大量的资金做研发[2]。
下面将从原理、现状、优缺点等多方面对几种新光刻技术作简要的介绍。
二、纳米压印光刻技术1995年,美国Princeton大学的华裔科学家――周郁,提出了纳米压印光刻技术,由于其与传统光学投影光刻技术不一样,所以自发明后就一直受到人们的关注。
这种技术将纳米结构的图案制在模具上面,然后将模具压入阻蚀材料,将变形之后的液态阻蚀材料图形化,然后利用反应等离子刻蚀工艺技术,将图形转移至衬底。
该技术通过使阻蚀胶受到力的作用后变形这种方式来实现阻蚀胶的图形化,而不是通过改变阻蚀胶化学性质来实现,所以可以突破传统光学光刻在分辨力上面的极限[3]。
纳米压印光刻技术有诸多优点:(1)不需OPC掩模版,所以成本低;(2)可以一次性图形转印,所以方便批量生产;(3)不受瑞利定律的约束,所以分辨力高。
当然,该技术也存在着一些缺点,比如无法同时转印纳米尺寸与大尺寸的图形。
纳米压印光刻技术的分辨力已经可以达到5nm以下,成为下一代主流光刻技术的可能性非常大。
三、极紫外光刻技术极紫外光刻技术的全称为极端远紫外光刻技术。
光刻技术在微电子学中的应用及其研究进展
光刻技术在微电子学中的应用及其研究进展光刻技术是微电子学中一项重要的制备技术,其主要作用是将电路设计图案(Mask)上的图形将精确且高密度地转移到光刻胶层或硅片上,以便制备微电子器件。
随着科技的发展,光刻技术的应用范围也在不断拓展,本文将针对光刻技术在微电子学中的应用及其研究进展进行探讨。
一、光刻技术的发展历程光刻技术作为一项重要的微电子器件制备技术,其发展历程也比较悠久。
在20世纪50年代,人们通过利用在自然界中存在的类似于蝴蝶翅膀结构的毛细胞将设计图案转移到晶体上。
而在60年代末,人们逐渐开始采用非接触式的光刻技术。
随着科技的发展,基于光学原理的光刻技术应用越来越广泛。
目前,人们已经开发出多种基于光刻技术的微影技术,如紫外光刻技术、激光光刻技术等。
二、紫外光刻技术在微电子学中的应用作为最常用的光刻技术之一,紫外光刻技术在微电子学中应用广泛。
其作用是在光刻胶层上打印感光剂的电路图案,然后通过化学腐蚀将图案转移到下一层,最终形成微电子器件,如微处理器、存储器、集成电路等。
紫外光刻技术具有分辨率高、重复性好、成本低等优势。
无论是在新材料的开发方面还是在高分辨率图案的加工方面,光刻技术都取得了显著的进展。
同时,在微电子器件制造的过程中,难以避免地会出现一些微小的误差和偏差,因此紫外光刻技术具有非常重要的意义。
三、激光光刻技术的研究进展随着微电子器件的不断发展和追求更为精密的制备工艺,光刻技术的精度、效率和灵活性也变得越来越重要。
激光光刻技术是基于激光原理,是一种非接触式的光刻技术。
它相比于传统的非接触式光刻技术,具有更高的精度和速度。
激光光刻技术的研究也在不断地深入和拓展。
人们正在探索激光技术在微电子器件制备上的应用,如通过激光打孔、激光刻蚀等技术进行制造微波电路、微米级振荡器、阵列天线等,并进一步将研究集成光电微系统(MEMS)等新型器件的制造工艺。
四、微纳米加工中的新技术除了上述两种常用的光刻技术外,人们还在不断地探索新的微纳米加工工艺和技术。
基于SOCS的光学光刻系统仿真算法的研究[电路与系统专业优秀论文]
浙江大掌硕士掌位论文第=幸秦成电路光刻工艺第二章集成电路光刻工艺2.1集成电路制造工艺基本的集成电路制造过程的起点是高纯度的单晶硅的提炼以及硅片的抛光、清洗等光刻前处理,接着是以不同的导电或绝缘材料(如金属、多晶硅、二氧化硅等)在硅圆片上沉积生成新的材料层以及在该材料层上涂上对光敏感的光刻胶薄层;然后掩模母版上刻有的电路精密图像被投影到硅片的光刻胶薄层表面;最后经过显影和蚀刻,感光部分的材料被清除。
当然,在实际的生产过程中,还包括其他辅助材料的制备和辅助过程的处理。
重复大约二三十次氧化(oxidation)、光刻(Photolithography)、掺杂(DopiⅡg)等工艺过程,在硅圆片表面上就形成了以几千万个晶体管为基本构造单元、多层不同材料复杂连接的可以实现强大的运算处理功能的网络。
精密复杂的芯片制造过程保证了集成电路芯片的高性能与高成品率。
而简单来说,集成电路的制造就是一个通过光刻技术把电路版图从光学掩模版图上转移到硅片表面的过程。
Su蝻妇leP-图2—1典型集成电路剖面结构示意图(部分)现代集成电路制造过程一般包含200多道具体工序,这些步骤大致上可以归为三大类:夺图形转移技术:包括光刻(“t1109raphy)和蚀刻(Etching)等步骤。
夺层形成技术:包括氧化(Oxidationg)、沉积(Deposition)和金属化(Metallization)等。
浙江大学碛士掌位沧文第=章嘉成电路光客9工艺夺层修改技术:包括离子注入(Ionlmplantation)和扩散(Di肺sion)等。
图形转移、层形成和层修改三类技术交叉使用,构成了集成电路工艺。
集成电路工艺的目的是通过器件制造(DeviceFabrication)、隔离形成(Isolation)和互连形成(Interco加ect),最后在硅片上生成叠层结构,从而完成集成电路的生产。
图2.1所示,即为典型的集成电路层结构的剖面示意图;图2之则显示了最新的集成电路的剖面结构【跚”04】。
光刻技术论文
光刻技术论文1995年,美国Princeton大学的华裔科学家――周郁,提出了纳米压印光刻技术,下面是店铺整理了光刻技术论文,有兴趣的亲可以来阅读一下!光刻技术论文篇一激光干涉光刻技术的分析摘要:在微细加工和集成电路(IC )制造当中,光学光刻技术是毋庸置疑的主流技术。
现在的IC集成度越来越高,这就对光刻分辨力有了更好的要求。
但光刻物镜数值孔径(N A )和曝光波长( λ )在一定程度上限制光学光刻的分辨极限。
作为一项新兴光刻技术的激光干涉光刻,不仅设备价格较低、结构简单,而且工作效率高、分辨率高、大视场曝光、无畸变、焦长深等许多独特之处,分辨极限更是达到了λ/4的水平,在微细加工、大屏幕显示器、微电子和光电子器件、亚波长光栅、光子晶体和纳米图形制造等相关领域有很好的应用,极大拓展了这些领域在未来的进步空间。
【关键词】激光技术激光干涉干涉光刻技术1 引言在我们的日常生活当中,电子产品越来越多,我们所熟悉的手机、电脑等电子器件当中有着数量众多的微电子产品,而微电子技术是信息技术发展与前进的根基。
在20世纪60年代的时候,戈登·摩尔发表关于计算机存储器发展趋势的专业研究报告。
报告指出,平均每十八到二十四个月,芯片容量大,且时间逐渐缩短。
而光刻技术的发展水平在集成电路 (IC )工艺水平的发展进程中占据重要地位。
在现在科技发展日新月异的今天,现有光刻技术一般具有比较复杂的曲面光学元件,而新兴激光光刻技术作为现代科学光刻技术的补充,其设备并不复杂,系统也相对较为简单,但有着极高分辨率,其分辨极限已经能够达到λ/4的水平,还具有大焦长深、图形对比度较高等的诸多优点。
2 激光干涉光刻技术激光干涉光刻技术定义为通过光的衍射、干涉,将光束用特定的方式组合,达到干涉场内光强度的有效调控,在此种情况下利用感光而产生光刻图形。
如下为双光束干涉光刻的主要原理:波长为λ的2束平面波,其中入射角为θ1、θ2表示,则公式为:其中:I0为入射光强度,而x为干涉点到入射之间的长度;对于入射角大小的改变、频率、控制曝光量,都能对形状、周期以及高度的不同产生一维或者二维的结构。
【优秀毕业论文】利用相移光刻掩膜版监测光刻机台焦距
申请上海交通大学工程硕士学位论文利用相移光刻掩膜版监测光刻机台焦距学校:上海交通大学院系:微电子学院工程领域:软件工程交大导师:程秀兰教授企业导师:施春山工程硕士:袁伟学号:**********上海交通大学微电子学院2007年7月利用相移光刻掩膜版监测光刻机台焦距摘要集成电路产业一直向着集成度越来越高,关键尺寸越来越小的方向发展。
将光刻部分的线宽做到更小的关键就是分辨率R值的降低,这会导致聚焦深度(DOF)减小, 随着DOF越来越小,就对现在的光刻工艺制程中焦距的稳定性提出越来越高的要求,所以对光刻机台焦距的监测精度和稳定度要求越来越高。
本文实验并阐述了一种新型的光刻机台焦距的监测方法。
传统的监测方法是通过焦距矩阵的方式曝光后用线宽测量机台进行测量找到最佳焦距。
实验结果表明,通过利用相移光掩膜(光掩膜即光刻掩膜版)的某些特性将监测焦距的方式从传统的线宽测量机台转移到套准测量机台上,可以很好的避免传统监测方式下许多不确定因素的干扰,提高监测的精确性和稳定性,减少监测时间,并同时可用于对光刻机台最重要的组件“镜头”以及曝光托盘平整度和倾斜度的监测,满足了对下一代光刻工艺焦距监测的要求。
这项实验应用,无论是直接用于生产,还是对工程领域解决生产中硅片边缘散焦和曝光区域内规律性合格率损失等困扰已久的问题都提供了很好的帮助。
关键词:光刻, 焦距, 相移技术, 光掩膜, 套准PHASE SHIFT MASK MONITOR SCANNER FOCUSABSTRACTWith the development of IC industry towards to high integrated density, both the critical dimension and resolution of photolithography are becoming smaller and smaller, and it results in the decrease of the depth of focus (DOF). So the scanner focus’s monitor need to be more precise and stable.A novel scanner focus monitor method and system with phase shift mask were introduced and experimented. The experimental results show that overlay measurement with phase shift mask can much precisely and stably monitor the focus of scanner instead of the conventional CD measurement due to the reduction of disturbance factors. This method also can be used to monitor the chuck flatness, lens tilt, lens heating and lens distortion. Besides that the method is very useful for engineer to solve the wafer edge defocus and by shot yield loss issue.Key words:photolithography, focus, phase shift, mask, overlay目录第一章引言 (1)1.1 集成电路光刻技术概述 (2)1.2 光刻工艺的监测系统和面临的挑战 (5)1.3 本论文的研究目的及意义 (9)第二章新型的监测光刻机焦距的方法 (11)2.1 相移光掩膜技术简介 (11)2.2 相移光掩膜技术监测光刻机焦距的基本原理 (13)2.3 监测焦距的相移光掩膜的制备和版图 (16)2.4 实验方案及条件 (17)2.5 最佳曝光能量的优化 (18)2.6 套准误差与光刻机焦距的关系的确定 (19)2.7 相移光掩膜监测光刻机焦距的验证应用 (24)2.8 本章小结 (29)第三章相移光掩膜监测法在光刻工艺中的扩展应用 (30)3.1 曝光托盘的监测 (30)3.2 光刻机台镜头的监测 (36)3.3 本章小结 (40)第四章总结及展望 (41)参考文献 (43)致谢 (45)发表论文情况 (46)第一章引言自半导体制造业开始以来,器件的CD一直在缩小。
光刻工艺原理8范文
光刻工艺原理8范文光刻工艺原理8范文光刻工艺原理是一种在微电子和集成电路制造中广泛应用的技术,它通过使用激光光源和光刻胶将芯片上的图案投影到光刻胶上,再进行一系列化学和物理处理,最终形成微电子器件的制造工艺。
光刻工艺原理主要包括激光光源的选择、光刻胶的选择、曝光和显影等步骤。
首先,激光光源的选择对于光刻工艺起着关键作用。
激光光源的选择要考虑到激光的波长、功率和模式等因素。
对于不同波长的光刻胶,需要选择适合的激光波长,以保证曝光的准确性和图形的清晰度。
同时,激光的功率和模式也会影响激光的解析力和聚焦能力,对于一些较小的器件尺寸,需要选择高功率和高解析力的激光光源。
其次,光刻胶的选择也是光刻工艺原理中一个重要的步骤。
光刻胶是一种光敏材料,可以通过光刻曝光和显影来形成芯片上的图案。
光刻胶的选择要考虑到其分辨率、敏感度和附着力等因素。
对于一些高分辨率的芯片图案,需要选择高分辨率的光刻胶,以保证图案的清晰度和准确性。
同时,光刻胶的敏感度和附着力也会影响曝光和显影的效果,需要根据具体的工艺要求选择合适的光刻胶。
接下来是曝光的步骤。
曝光是将芯片上的图案投影到光刻胶上的过程。
曝光的步骤包括激光光源的聚焦、光刻胶的覆盖、光刻胶的曝光和图案的形成。
在曝光的过程中,需要保证激光光源的聚焦精度和光刻胶的均匀性,以保证光刻胶上图案的准确性和清晰度。
同时,还需要考虑曝光能量和时间的选择,以保证图案的形成和光刻胶的显影。
最后是显影的步骤。
显影是将曝光后的光刻胶进行化学和物理处理,以保证芯片上的图案的形成。
显影的过程包括光刻胶的显影液的选择、显影液的温度和浓度的控制和显影时间的选择等。
在显影的过程中,需要选择合适的显影液,以保证对光刻胶的选择性显影,并且能够快速去除未曝光的光刻胶。
同时,显影的温度和浓度也会影响显影的效果,需要进行合理的控制。
总的来说,光刻工艺原理包括激光光源的选择、光刻胶的选择、曝光和显影等步骤。
这些步骤在微电子和集成电路制造中起着关键作用,对于芯片的制造工艺和性能具有重要的影响。
光刻工艺论文
摘要:在平面晶体管和集成电路生产中,要进行多次的光刻,以实现选择性扩散和金属膜布线的目的。
光刻工艺是利用光刻胶的感光性和耐蚀性,在SIO2或金属膜上复印并刻蚀出与掩模版完全对应的几何图形.由于光刻工艺是一种非常精细的表面加工技术,在平面器件和集成电路生产中得到广泛应用.如果把硅片的外延、氧化、扩散和淀积看成是器件结构的纵向控制的话,那么,器件的横向控制就几乎全部有光刻来实现.因此,光刻的精度和质量将直接影响器件的性能指标,同时也是影响器件的成品率和可靠性的重要因素.目前生产上通常采用的紫外光接触暴光法光刻工艺的一般过程;列出几种常用的光刻腐蚀剂配方;最后对光刻工艺中较常见的质量问题进行分析和讨论.§1光刻胶的特性和配置1.光刻胶的性质光致抗蚀剂是一种主要由碳、氢等元素组成的高分子化合物,其分子结构有线型和体型两种。
线型高分子化合物,其长链之间的结合力主要是靠化学键。
由于分子间作用力比化学键的结合要弱的多,所以线型高分子化合物一般是可溶性的,而体型高分子化合物往往是难溶性的。
如果在高分子化合物内部存在不稳定的双键等可变因素的话,则在外界光或热的作用下,高分子化合物的分子结构就可能会在线型和体型之间发生变化。
分子结构的变化,必然会引起高分子化合物的机械和物理性质的相应变化。
例如,由可溶性变为不可溶性或者相反。
光刻工艺就是利用光致抗蚀剂有这样内在的可变因素,在一定条件下使部分高分子化合物由可溶性转变为不可溶性,或由不可溶性转变为可溶性,将掩模上的图形复印在光刻胶膜上。
然后利用光刻胶膜对腐蚀液的抗蚀性,在硅片表面选择性地刻蚀SIO2或金属膜,实现定域扩散及金属膜布线的目的。
2.光致抗蚀剂的种类根据光致抗蚀剂在曝光前后溶解性的变化,可以分为正性光刻胶和负性光刻胶两种。
(1)负性光致抗蚀剂曝光前光致抗蚀剂在有机溶剂中是可溶解的,曝光后成为不可溶的物质,这类抗蚀剂称为负性光致抗蚀剂,由此组成的光刻胶称为负性胶。
光刻工艺的研究
毕业设计(论文)报告题目光刻工艺的研究系别尚德光伏学院专业微电子技术(液晶显示技术与应用)班级0902学生姓名赵俊学号090425指导教师丁兰2012年4月光刻工艺的研究摘要:光刻工艺是半导体制造中最为重要的工艺步骤之一。
最重要的光刻工艺是在晶圆便面建立图形复制到硅片上,为下一步进行刻蚀或者离子注入工序做好准备。
最后的步骤则是光刻胶的显影到最终检验。
本文主要介绍了传统光刻技术和高级光刻工艺。
开始介绍了光刻工艺的概述,以及光刻蚀工艺的概况。
系统介绍了关于光刻蚀和光刻胶的内容,包括光刻胶的组成及正负胶的比较。
然后以传统的十步法分类解析其内容,系统的介绍了这十步流程,然后介绍了光刻质量的分析方法。
最后为了展望未来光刻工艺的前景,本文又介绍了高级光刻工艺技术,先是提出集成电路中存在的问题,然后介绍了两种新型的光刻工艺技术,进一步深化我们对于光刻工艺的新技术、新工艺的认识。
关键词:光刻胶、曝光、最终检验、前景Semiconductor Lithography Technology Abstract:Lithography is one of the most important process in semiconductor manufacturing steps.Photolithography process is the most important established copy the graphic to the silicon wafer surface,ready for etching or ion implantation process to be done st step is photoresist developer to the ultimate test.This article primarily describes traditional lithography and advanced Photolithography process. Start the overview of lithography,etching and lithography profiles.Corrosion system introduced on the lithography and photoresists,including composition of the photoresist and positive and negative comparison of rubber.And then the traditional ten-step classification analysis of their content,describes the ten steps of system processes and describes quality analysis method of lithography.Finally in order to look to the future prospects of lithography,this article also describes advanced lithography technology,first raised problems in the integrated circuit,and then introduced the two new lithography technology,further deepening our awareness of new technology and new process of Photolithography process.Key Words:Photoresist、Exposure、Final testing、Prospects目录前言 (1)1.1光刻工艺的概述 (2)1.2光刻蚀工艺概况 (2)1.3光刻胶的组成材料及感光原理 (5)1.3.1光刻胶的组成材料 (5)1.3.3正胶和负胶的比较 (6)第2章光刻工艺流程 (7)2.1光刻工艺十步法 (7)2.1.1表面准备 (7)2.1.2涂光刻胶 (7)2.1.3软烘焙 (7)2.1.4对准和曝光 (8)2.1.5显影 (8)2.1.6坚膜 (8)2.1.7显影检验 (9)2.1.8刻蚀 (9)2.1.9光刻胶去除 (10)2.1.10最终目检 (10)2.2光刻质量分析 (11)2.2.1溶胶 (11)2.2.2小岛 (11)2.2.3针孔 (12)第3章高级光刻工艺 (13)3.1ULSI/VLSI集成电路图形处理过程中存在的问题 (13)3.2晶圆表面问题 (14)3.2.1光刻胶的光散现象 (14)3.2.2光刻胶里的反射现象 (14)3.3先进光刻胶工艺 (15)3.3.1复层光刻胶/表面成像 (15)3.3.2铜制造工艺 (16)3.3.3化学机械研磨 (17)附录 (19)附录1ULSI/VLSI (19)致谢 (20)参考文献 (21)前言光刻工艺作为推动半导体工业的“领头羊”,在半个世纪的进化历程中为整个产业的发展提供了最为有利的技术支撑,历经50年,集成电路已经从上市价60年代的每个芯片上仅有几十个期间发展到现在的每个芯片上可包含约10亿个器件。
0.13μmlogic工艺中光刻相关参数对良率影响的研究论文
013umLogic工艺中光刻相关参数对良率影响的研究庄燕萍之一,它决定了整个Ic工艺的技术水平。
从半导体制造的初期,光刻就被认为是集成电路制造工艺发展的驱动力。
直到今天,集成电路正致力于把更多的器件和组合电路集成在一个芯片上,并且这种趋势仍在延续。
在半导体制造业发展的五十年来,正像摩尔定律所阐明的,相比于其他单个制造工艺技术来说,光刻对芯片性能的发展有着革命性的贡献。
光刻的本质是把临时电路结构复制到以后要进行刻蚀和离子注入的wafer上。
简单来讲就是将图形转移到一个平面的任一复制过程。
这些结构首先以图形形式制作在名为MaSk(掩膜版)的石英膜版上。
紫外光透过Mask把图形转移到硅片表面的光敏薄膜(通常称之为光阻)上。
光刻处于硅片加工过程的中心,这可以通过在各制造工艺中如何从光刻工艺流进流出中证明。
光刻被认为是Ic制造中最关键的步骤,需要高性能以便结合其他工艺获得高成品率。
1.2光刻工艺简述通常的光刻是这样进行的:光刻显影后图形出现在wafer上,然后用一种化学刻蚀工艺把薄膜图形成像在下面的硅片上,或者被送到离子注入工作去完成硅片上图形区中可选择的掺杂。
光阻作为‘种聚合可溶解物被涂在衬底表面,然后被烘焙除去溶剂,下涉再将其用受控的光线曝光。
光透过确定了的所需图形的Mask后(如图1(a)所示为Mask的图形),被曝光区域的光阻发生光化学反应。
最终通过显影在、№fer表面形成所需图形。
光阻是涂在硅片表面上的临时材料,仅是为了必要图形的转移,一一旦图形经过刻蚀或离子注入,就要被去掉。
(a)Mask上的图形图1基于相同Mask曝光时正性光刻与负性光刻在wafer上图形的对比复旦大学信息科学与工程学院电,与通信工程专业O.13眦Logic工艺中光刻相关参数对良率影响的研究庄燕萍种类、人为操作、机器对准等都是光刻工艺中的可变量,都会对工艺w.mdow带来一定的影响。
工艺工程师要不断调整光刻中的变量,以尽可能获得最大的window。
浅议光刻工艺
浅议光刻工艺摘要:光刻是半导体器件制造工艺中的一个重要步骤,该步骤利用曝光和显影在光刻胶层上刻画几何图形结构,然后通过刻蚀工艺将光掩模上的图形转移到衬底上。
这里所说的衬底不仅包含硅晶圆,还可以是其他金属层、介质层,例如玻璃、SOS 中的蓝宝石。
传统的光刻技术是一种利用类似于照相复制的曝光与刻蚀相结合的技术,通过曝光和显影工序把集成电光刻掩模版的版图图形转移到光刻胶上,然后通过刻蚀工艺再转移到基片(如硅片)上,在基片表面生成微、纳米尺度的集成电路图形层。
其他微、纳米加工领域也都借用半导体集成电路的工艺技术,尤其利用光刻技术实现微、纳米尺度的制造。
关键词:微纳加工,光刻,半导体一. 光刻的主要过程首先,在涂抹光刻胶之前,硅衬底一般需要进行预处理。
一般情况下,衬底表面上的水分需要蒸发掉,这一步通过脱水烘培来完成。
此外,为了提高光刻胶在衬底表面的附着能力,还会在衬底表面涂抹化合物。
目前应用的比较多的是六甲基乙硅氮烷、三甲基甲硅烷基二乙胺等。
然后在这层化合物上覆上一层光刻胶,在这一步中,需要将光刻胶均匀、平整地分布在衬底表面上。
完成光刻胶的涂抹之后,需要进行软烘干操作,这一步骤也被称为前烘。
虽然在甩胶之后,液态的光刻胶已经成为固态的薄膜,但仍有10%-30%的溶剂,容易沾污灰尘。
通过在较高温度下进行烘培,可以使溶剂从光刻胶中挥发出来(前烘后溶剂含量降至5%左右),从而降低了灰尘的沾污。
同时,这一步骤还可以减轻因高速旋转形成的薄膜应力,从而提高光刻胶在衬底上的附着性。
这层光阻剂在曝光(一般是紫外线)后可以被特定溶液(显影液)溶解,使特定的光波穿过光掩膜照射在光刻胶上,可以对光刻胶进行选择性照射(曝光)。
然后使用前面提到的显影液,溶解掉被照射的区域,这样,光掩模上的图形就呈现在光刻胶上。
通常还将通过烘干措施,改善剩余部分光刻胶的一些性质。
上述步骤完成后,就可以对衬底进行选择性的刻蚀或离子注入过程,未被溶解的光刻胶将保护衬底在这些过程中不被改变。
光刻工艺流程论文
光刻工艺流程作者:张少军陕西国防工业职业技术学院电子信息学院电子****班24号 710300摘要:光刻(photoetching)是通过一系列生产步骤将晶圆表面薄膜的特定部分除去的工艺,在此之后,晶圆表面会留下带有微图形结构的薄膜。
被除去的部分可能形状是薄膜内的孔或是残留的岛状部分。
关键词:光刻胶;曝光;烘焙;显影;前景Abstract: photoetching lithography (is) through a series of steps will produce wafer surface film of certain parts of the process, remove after this, wafer surface will stay with the film structure. The part can be eliminated within the aperture shape is thin film or residual island.Keywords: the photoresist, Exposure; Bake; Enhancement; prospects1基本光刻工艺流程—从表面准备到曝光1.1光刻十步法表面准备—涂光刻胶—软烘焙—对准和曝光—显影—硬烘焙—显影目测—刻蚀—光刻胶去除—最终目检。
1.2基本的光刻胶化学物理属性1.2.1组成聚合物+溶剂+感光剂+添加剂,普通应用的光刻胶被设计成与紫外线和激光反应,它们称为光学光刻胶(optical resist),还有其它光刻胶可以与X射线或者电子束反应。
■负胶:聚合物曝光后会由非聚合态变为聚合状态,形成一种互相粘结的物质,抗刻蚀的,大多数负胶里面的聚合物是聚异戊二烯类型的,早期是基于橡胶型的聚合物。
■正胶:其基本聚合物是苯酚-甲醛聚合物,也称为苯酚-甲醛Novolak树脂,聚合物是相对不可溶的,在用适当的光能量曝光后,光刻胶转变成可溶状态。
X射线光刻研究
PXL技术的优点
(1)高分辨率,可达70nm;
(2) X射线光刻由于没有透镜,景深控制容易,对于0. 13μ m的光刻 分辨率,其景深也可达7μ m;
(3)由于X射线方向性好,穿透尘埃的能力强,所以掩模上的某些缺 陷将不被复印到硅片上,大大地提高了曝光质量和成品率; (4)特征尺寸( CD)控制能力强,利于小尺寸器件的加工; (5)可以很方便地采用单层胶工艺并可以对胶的厚度进行精确的控 制; (6)曝光视场很大,可达到50× 50mm2 ,曝光效率高;
x射线掩模x射线光刻胶x射线步进光刻机主要由基片自动预定位和传输系统基片装载和调平系统掩模基片曝光间隙自动设定系统垂直步进曝光承片件台系统垂直掩模台和掩模基片对准系统超精x射线光刻机密掩模基片对准系统整机计算机控制系统主机结构及防震支撑系统组成不同厂家制造的x射线步进光刻机的主要差异在于超精密掩模基片对准系统比如日本ntt的sr1和sr2型x射线步进光刻机采用的是光学外差式对准方法日本canon公司的xra1000型则采用的是先进双光栅透镜的对准方法jmar公司的xrs2000型x射线步进光刻机采用的是ccd对准方法x射线光刻胶作为影响产率的重要因素不断提高x射线光刻胶的灵敏度对pxl的是十分重要的
X射线光刻胶
作为影响产率的重要因素,不断提高X射线光刻胶 的灵敏度对PXL的是十分重要的。由于X射线光子具 有很强的穿透能力,而抗蚀剂对X射线光子的吸收率很 低,只有少数入射的X射线光子能对光化学反应有贡献, 因此,一般抗蚀剂对X射线曝光的灵敏度都很低。提高 X射线光刻胶灵敏度的主要方法是在抗蚀剂合成时增 加在特定波长范围有较高吸收峰的元素(如Br,Cl等), 并引进增强光化学反应的新机制。此外,X射线光刻胶 还应具有相应的光刻分辨率和良好的抗干法刻蚀性能, 以及相应的工艺兼容性等。当前国际上可供商用的X 射线光刻胶如表2所示。
光刻技术论文
超大规模基集成电路制造技术*名:**专业班级:电子与通信工程学号:*********学院:中南大学物理与电子学院光刻技术:发展路径及未来趋势摘要:光刻技术作为半导体及其相关产业发展和进步的关键技术之一,一方面在过去的几十年中发挥了重大作用;另一方面,随着光刻技术在应用中技术问题的增多、用户对应用本身需求的提高和光刻技术进步滞后于其他技术的进步凸显等等,寻找解决技术障碍的新方案、寻找COO更加低的技术和找到下一俩代可行的技术路径,去支持产业的进步也显得非常紧迫,备受人们的关注。
就像ITRS对未来技术路径的修订一样,上世纪基本上3~5年修正一次,而进入本世纪后,基本上每年都有修正和新的版本出现,这充分说明了光刻技术的重要性和对产业进步的影响。
关键词:光刻技术;纳米器件;分辨力增强;Photons;Particles1介绍光刻技术是在一片平整的硅片上构建半导体MOS管和电路的基础,这其中包含有很多步骤与流程。
首先要在硅片上涂上一层耐腐蚀的光刻胶,随后让强光通过一块刻有电路图案的镂空掩模板(MASK)照射在硅片上。
被照射到的部分(如源区和漏区)光刻胶会发生变质,而构筑栅区的地方不会被照射到,所以光刻胶会仍旧粘连在上面。
接下来就是用腐蚀性液体清洗硅片,变质的光刻胶被除去,露出下面的硅片,而栅区在光刻胶的保护下不会受到影响。
随后就是粒子沉积、掩膜、刻线等操作,直到最后形成成品晶片(WAFER)。
2 光刻技术的纷争及其应用状况众说周知,电子产业发展的主流和不可阻挡的趋势是"轻、薄、短、小",这给光刻技术提出的技术方向是不断提高其分辨率,即提高可以完成转印图形或者加工图形的最小间距或者宽度,以满足产业发展的需求;另一方面,光刻工艺在整个工艺过程中的多次性使得光刻技术的稳定性、可靠性和工艺成品率对产品的质量、良率和成本有着重要的影响,这也要求光刻技术在满足技术需求的前提下,具有较低的COO和COC。
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光刻技术的发展状况班级:08微电子一班姓名:袁峰学号:087305136摘要:光刻(photoetching)是通过一系列生产步骤将晶圆表面薄膜的特定部分除去的工艺,在此之后,晶圆表面会留下带有微图形结构的薄膜。
被除去的部分可能形状是薄膜内的孔或是残留的岛状部分。
关键词:光刻技术,光源,半导体,发展,前景引言:光刻技术作为半导体及其相关产业发展和进步的关键技术之一,一方面在过去的几十年中发挥了重大作用;另一方面,随着光刻技术在应用中技术问题的增多、用户对应用本身需求的提高和光刻技术进步滞后于其他技术的进步凸显等等,寻找解决技术障碍的新方案、寻找COO更加低的技术和找到下一俩代可行的技术路径,去支持产业的进步也显得非常紧迫,备受人们的关注。
就像ITRS对未来技术路径的修订一样,上世纪基本上3~5年修正一次,而进入本世纪后,基本上每年都有修正和新的版本出现,这充分说明了光刻技术的重要性和对产业进步的影响。
基于2005年ITRS对未来几种可能光刻技术方案的预测。
也正是基于这一点,新一轮技术和市场的竞争正在如火如荼的展开,大量的研发和开发资金投入到了这场竞赛中。
因此,正确把握光刻技术发展的主流十分重要,不仅可以节省时间和金钱,同时可以缩短和用户使用之间的周期、缩短开发投入的回报时间,因为光刻技术开发的投入比较庞大。
1光刻技术的纷争及其应用状况众说周知,电子产业发展的主流和不可阻挡的趋势是"轻、薄、短、小",这给光刻技术提出的技术方向是不断提高其分辨率,即提高可以完成转印图形或者加工图形的最小间距或者宽度,以满足产业发展的需求;另一方面,光刻工艺在整个工艺过程中的多次性使得光刻技术的稳定性、可靠性和工艺成品率对产品的质量、良率和成本有着重要的影响,这也要求光刻技术在满足技术需求的前提下,具有较低的COO和COC。
因此,光刻技术的纷争主要是厂家可以提供给用户什么样分辨率和产能的设备及其相关的技术。
1.1 以Photons为光源的光刻技术在光刻技术的研究和开发中,以光子为基础的光刻技术种类很多,但产业化前景较好的主要是紫外(UV)光刻技术、深紫外(DUV)光刻技术、极紫外(EUV)光刻技术和X射线(X-ray)光刻技术。
不但取得了很大成就,而且是目前产业中使用最多的技术,特别是前两种技术,在半导体工业的进步中,起到了重要作用。
紫外光刻技术是以高压和超高压汞(Hg)或者汞-氙(Hg-Xe)弧灯在近紫外(350~450nm)的3条光强很强的光谱(g、h、i线)线,特别是波长为365nm的i线为光源,配合使用像离轴照明技术(OAI)、移相掩模技术(PSM)、光学接近矫正技术(OPC)等等,可为0.35~0.25μm的大生产提供成熟的技术支持和设备保障,在目前任何一家FAB中,此类设备和技术会占整个光刻技术至少50%的份额;同时,还覆盖了低端和特殊领域对光刻技术的要求。
光学系统的结构方面,有全反射式(Catoptrics)投影光学系统、折反射式(Catadioptrics)系统和折射式(Dioptrics)系统等。
主要供应商是众所周知的ASML、NIKON、CANON、ULTRATECH 和SUSS MICROTECH等等。
系统的类型方面,ASML以提供前工程的l:4步进扫描系统为主,分辨率覆盖0.5~0.25μm:NIKON以提供前工程的1:5步进重复系统和LCD的1:1步进重复系统为主,分辨率覆盖0.8~0.35μm和2~0.8μm;CANON以提供前工程的1:4步进重复系统和LCD的1:1步进重复系统为主,分辨率也覆盖0.8~0.35μm和1~0.8μm;ULTRATECH以提供低端前工程的1:5步进重复系统和特殊用途(先进封装/MEMS /,薄膜磁头等等)的1:1步进重复系统为主;而SUSS MICTOTECH以提供低端前工程的l:1接触/接近式系统和特殊用途(先进封装/MEMS/HDI等等)的1:1接触/接近式系为主。
另外,在这个领域的系统供应商还有USHlO、TAMARACK和EV Group等。
深紫外技术是以KrF气体在高压受激而产生的等离子体发出的深紫外波长(248 nm和193 nm)的激光作为光源,配合使用i线系统使用的一些成熟技术和分辨率增强技术(RET)、高折射率图形传递介质(如浸没式光刻使用折射率常数大于1的液体)等,可完全满足O.25~0.18μm 和0.18μm~90 nm的生产线要求;同时,90~65 nm的大生产技术已经在开发中,如光刻的成品率问题、光刻胶的问题、光刻工艺中缺陷和颗粒的控制等,仍然在突破中;至于深紫外技术能否满足65~45 nm的大生产工艺要求,目前尚无明确的技术支持。
相比之下,由于深紫外(248 nm和193 nm)激光的波长更短,对光学系统材料的开发和选择、激光器功率的提高等要求更高。
目前材料主要使用的是融石英(Fused silica)和氟化钙(GaF2),激光器的功率已经达到了4 kW,浸没式光刻使用的液体介质常数已经达到1.644等,使得光刻技术在选择哪种技术完成100nm以下的生产任务时,经过几年的沉默后又开始活跃起来了。
投影成像系统方面,主要有反射式系统(Catoptrics)、折射式系统(Dioptrics)和折反射式系统(Catadioptrics)。
在过去的几十年中,折射式系统由于能够大大提高系统的分辨率而起到了非常重要的作用,但由于折射式系统随着分辨率的提高,对光谱的带宽要求越来越窄、透镜中镜片组的数量越来越多和成本越来越高等原因,使得折反射式系统的优点逐渐显示了出来。
专家预测折反射式系统可能成为未来光学系统的主流技术。
X射线光刻技术也是20世纪80年代发展非常迅速的、为满足分辨率100 nm以下要求生产的技术之一。
主要分支是传统靶极X光、激光诱发等离子X光和同步辐射X光光刻技术。
特别是同步辐射X光(主要是O.8 nm)作为光源的X光刻技术,光源具有功率高、亮度高、光斑小、准直性良好,通过光学系统的光束偏振性小、聚焦深度大、穿透能力强;同时可有效消除半阴影效应(Penumbra Effect)等优越性。
X射线光刻技术发展的主要困难是系统体积庞大,系统价格昂贵和运行成本居高不下等等。
不过最新的研究成果显示,不仅X射线光源的体积可以大大减小,近而使系统的体积减小外,而且一个X光光源可开出多达20束X光,成本大幅降低,可与深紫外光光刻技术竞争。
1.2 以Particles为光源的光刻技术以Particles为光源的光刻技术主要包括粒子束光刻、电子束光刻,特别是电子束光刻技术,在掩模版制造业中发挥了重要作用,目前仍然占有霸主地位,没有被取代的迹象;但电子束光刻由于它的产能问题,一直没有在半导体生产线上发挥作用,因此,人们一直想把缩小投影式电子束光刻技术推进半导体生产线。
特别是在近几年,取得了很大成就,产能已经提高到20片/h(φ200 mm圆片)。
电子束光刻进展和研发较快的是传统电子束光刻、低能电子束光刻、限角度散射投影电子束光刻(SCALPEL)和扫描探针电子束光刻技术(SPL)。
传统的电子束光刻已经为人们在掩模版制造业中广泛接受,由于热/冷场发射(FE)比六鹏化镧(LaB6)热游离(TE)发射的亮度能提高100~1000倍之多,因此,热/冷场发射是目前的主流,分辨率覆盖了100~200 nm 的范围。
但由于传统电子束光刻存在前散射效应、背散射效应和邻近效应等,有时会造成光致抗蚀剂图形失真和电子损伤基底材料等问题,由此产生了低能电子束光刻和扫描探针电子束光刻。
低能电子束光刻光源和电子透镜与扫描电子显微镜(SEM)基本一样,将低能电子打入基底材料或者抗蚀剂,以单层或者多层L-B膜(Langmuir-Blodgett Film)为抗蚀剂,分辨率可达到10 nm以下,目前在实验室和科研单位使用较多。
扫描探针电子束光刻技术(SPL)是利用扫描隧道电子显微镜和原子力显微镜原理,将探针产生的电子束,在基底或者抗蚀剂材料上直接激发或者诱发选择性化学作用,如刻蚀或者淀积进行微细图形加工和制造。
SPL目前比较成熟,主要应用领域是MEMS和MOEMS等纳米器件的制造,随着纳米制造产业的快速发展,扫描探针电子束光刻技术(SPL)的前景有望与光学光刻媲美。
另外一种比较有潜力的电子束光刻技术是SCALPEL,由于SCALPEL的原理非常类似于光学光刻技术,使用散射式掩模版(又称鼓膜)和缩小分步扫描投影工作方式,具有分辨率高(纳米级)、聚焦深度长、掩模版制作容易和产能高等优势,很多专家认为SCALPEL是光学光刻技术退出历史舞台后,半导体大生产进入纳米阶段的主流光刻技术,因此,有人称之为后光学光刻技术。
粒子束光刻发展较快的有聚焦粒子束光刻(FIB)和投影粒子束光刻,由于光学光刻的不断进步和不断满足工业生产的需要,使离子束光刻的应用已经有所扩展,如FIB技术目前主要的应用是将FIB与FE-SEM连用,扩展SEM的功能和使得SEM观察方便;另外,通过方便的注射含金属、介电质的气体进入FTB室,聚焦离子分解吸附在晶圆表面的气体,可完成金属淀积、强化金属刻蚀、介电质淀积和强化介电质刻蚀等作用。
投影粒子束光刻的优点很明显,但缺点也很明显,如无背向散射效应和邻近效应,聚焦深度长,大于l0μm,单次照射面积大,故产能高,目前可达φ200 mm硅片60片/h,可控制粒子对抗蚀剂的渗透深度,较容易制造宽高比较大的三维图形等等;但也有很多缺点,如因为空间电荷效应,使得分辨率不好,目前只达到80~65 nm,较厚的掩模版散热差,易受热变形,有些时候还需要添加冷却装置等等。
近几年由于电子束光刻应用的迅速扩展,粒子束光刻除了在FIB 领域的应用被人们接受外,在MEMS的纳米器件制作领域也落后于电子束和光学光刻,同时,人们对其在未来半导体产业中的应用也没有给予厚望。
1.3 物理接触式光刻技术通过物理接触方式进行图像转印和图形加工的方法有多年的开发,但和光刻技术相提并论,并纳入光刻领域是产业对光刻技术的要求步入纳米阶段和纳米压印技术取得了技术突破以后。
物理接触式光刻主要包括Printing、Molding和Embossing,其核心是纳米级模版的制作。
物理接触式光刻技术中,以目前纳米压印技术最为成熟和受人们关注,它的分辨率已经达到了10 nm,而且图形的均一性完全符合大生产的要求,目前的主要应用领域是MEMS、MOEMS、微应用流体学器件和生物器件,预测也将是未来半导体厂商实现32 nm技术节点生产的主流技术。
由于目前实际的半导体规模生产技术还处在使用光学光刻技术苦苦探索和解决65 nm工艺中的一些技术问题,而纳米压印技术近期在一些公司的研究中心工艺上取得的突破以及验证的技术优势,特别是EV Group和MII(Molecular Imprinting Inc)为一些半导体设计和工艺研究中心提供的成套光刻系统(包括涂胶机、纳米压印光刻机和等离子蚀刻系统)取得的满意数据,使得人们觉得似乎真正找到了纳米制造技术的突破口。