光刻技术
光刻技术
![光刻技术](https://img.taocdn.com/s3/m/f22a0916964bcf84b9d57b73.png)
光刻机总体结构
照明系统 掩模台系统 环境控制系统 掩模传输系统 投影物镜系 统
自动对准系 统
调平调焦测 量系统 框架减振系 统
硅片传输系 统
工件台系统
整机控制系统
整机软件系统
图为CPU内部SEM图像
图为硅芯片集成电路放大图像
图为在硅片上进行的光刻图样
图为Intel 45nm高K金属栅晶体 管结构
SU-8交联示意图
正胶与负胶性能对比
正胶 缺点 (DQN) 特征 优点 优点 分辨率高、对比度好 粘附性差、抗刻蚀能力差、高成本 近紫外,365、405、435nm的波长曝 光可采用 良好的粘附能力、抗蚀能力、感光能 力以及较好的热稳定性。可得到垂直 侧壁外形和高深宽比的厚膜图形 显影时发生溶胀现象,分辨率差 对电子束、近紫外线及350-400nm紫 外线敏感
投影式印刷:在投影式印刷中,
用镜头和反光镜使得像聚焦到硅平 面上,其硅片和掩模版分得很开。
三种方法的比较
接触曝光:光的衍射效应较小,因而分辨率高;但易损
坏掩模图形,同时由于尘埃和基片表面不平等,常常存 在不同程度的曝光缝隙而影响成品率。
接近式曝光:延长了掩模版的使用寿命,但光的衍射效
应更为严重,因而分辨率只能达到2—4um 左右。
坚膜也是一个热处
理步骤。 除去显影时胶膜 吸收的显影液和水分, 改善粘附性,增强胶 膜抗腐蚀能力。 时间和温度要适 当。 时间短,抗蚀性 差,容易掉胶;时间 过长,容易开裂。
刻蚀就是将涂胶前所
沉积的薄膜中没有被 光刻胶覆盖和保护的 那部分去除掉,达到 将光刻胶上的图形转 移到其下层材料上的 目的。
等离子体去胶,氧气在强电场作用下电离产生的活性氧, 使光刻胶氧化而成为可挥发的CO2、H2O 及其他气体而被 带走。
光刻的四条技术路线
![光刻的四条技术路线](https://img.taocdn.com/s3/m/71cf8893c0c708a1284ac850ad02de80d4d806bf.png)
光刻的四条技术路线
1. 接触式光刻(Contact Lithography):此技术路线将掩模直接与光刻胶接触,通过紫外光照射来传导图案。
接触式光刻具有高分辨率和高精度的特点,但会产生掩模和光刻胶之间的化学反应。
2. 脱接触式光刻(Proximity Lithography):在脱接触式光刻中,光刻胶和掩模之间仅存在微小的距离,而不接触彼此。
当紫外光照射时,通过距离短暂拉近并拉开来传递图案。
脱接触式光刻比接触式光刻更容易控制化学反应,但相对于接触式光刻的分辨率和精度较低。
3. 投影式光刻(Projection Lithography):这是最常用的光刻技术路线之一。
先通过光学方式将掩模上的图案投射到光刻胶的表面上。
投影式光刻的特点是具有高分辨率和高通量,但需要复杂的光学系统。
4. 电子束光刻(Electron Beam Lithography,EBL):电子束光刻是一种高分辨率光刻技术,利用聚焦的电子束直接写入图案。
电子束光刻具有非常高的分辨率,但速度较慢,适用于制造高级芯片和小批量生产。
这些光刻技术路线在微电子器件制造中起着重要的作用,根据不同的需求和应用领域选择合适的技术路线。
(10)光刻技术剖析
![(10)光刻技术剖析](https://img.taocdn.com/s3/m/4afaad45a31614791711cc7931b765ce04087a4a.png)
•影响光刻的主要因素为掩膜版、光刻胶和光刻机。
•掩膜版由透光的衬底材料(石英玻璃)和不透光金属吸收玻璃
(主要是金属铬)组成。通常还有一层保护膜。
•光刻胶又称为光致抗蚀剂,是由光敏化合物、基体树脂和有机溶
剂等混合而成的胶状液体。光刻胶受到特定波长光线的作用时化
学结构发生变化,使光刻胶在特定溶液中的溶解特性改变。正胶
X射线光刻胶:
43
10.3 光学分辨率增强技术
光学分辨率增强技术包括: 移相掩模技术(phase shift mask )、 离轴照明技术(off-axis illumination)、 光学邻近效应校正技术(optical proximity correction)、
光瞳滤波技术(pupil filtering technology)等。
26
27
28
10.2 光刻胶(PR-光阻)
光刻时接受图像的介质称为光刻胶。 以光刻胶构成的图形作为掩膜对薄膜进行腐蚀,图形就
转移到晶片表面的薄膜上了,所以也将光刻胶称为光致 抗蚀剂。 光刻胶在特定波长的光线下曝光,其结构发生变化。 如果胶的曝光区在显影中除去,称为正胶;反之为负胶。
29
45
通过移相层后光波与正常光波产生的相位差可用 下式表达:
Q 2d (n 1)
式中 d——移相器厚度; n——移相器介质的折射率; λ——光波波长。
46
附加材料造成 光学路迳差异, 达到反相
47
10.3.1 移相掩模技术
粗磨、精磨、厚度分类、粗抛、精抛、超声清洗、检验、平 坦度分类等工序后,制成待用的衬底玻璃。
2、铬膜的蒸发 铬版通常采用纯度99%以上的铬粉作为蒸发
源,把其装在加热用的钼舟内进行蒸发。蒸发前 应把真空度抽至10-3mmHg以上,被蒸发的玻璃 需加热。其它如预热等步骤与蒸铝工艺相似。
简述光刻技术
![简述光刻技术](https://img.taocdn.com/s3/m/2154b7b27d1cfad6195f312b3169a4517623e551.png)
简述光刻技术光刻技术是一种半导体加工技术,它被广泛应用于集成电路制造、平板显示器制造、MEMS(微机电系统)制造以及其他微纳米器件的制造中。
通过光刻技术,可以将图案投影到半导体材料表面上,然后使用化学刻蚀等工艺将图案转移到半导体材料上,从而制作出微小而精密的结构。
光刻技术的发展对现代电子工业的发展起到了关键作用,其不断提升的分辨率和精度,为微电子领域的发展提供了强大的支持。
光刻技术的基本原理是利用光学投影系统将图案投射到半导体材料的表面上。
该图案通常由一个硅片上的光刻透镜形成,这个硅片被称为掩膜,通过掩膜和投影光源的组合来形成所需的图案。
投影光源照射到掩模上的图案,然后通过光学投影系统将图案投影到待加工的半导体材料表面上,形成微小的结构。
在现代的光刻技术中,使用的光源通常是紫外线光源,其波长为193nm或者更短的EUV(极紫外光)光源。
这样的光源具有较短的波长,可以实现更高的分辨率,从而可以制作出更小尺寸的微结构。
光刻机的光学镜头和控制系统也在不断地提升,以满足对分辨率和精度的需求。
光刻技术在半导体制造中的应用主要包括两个方面,一是用于制作集成电路中的各种微小结构,例如晶体管的栅极、金属线路、电容等;二是用于制作各种传感器、MEMS等微纳米器件。
在集成电路制造中,光刻技术通常是在硅片上进行的,硅片经过多道工艺,将图案逐渐转移到硅片上,并最终形成完整的芯片。
在平板显示器制造中,光刻技术则是用于制作液晶显示器的像素结构;而在MEMS器件的制造中,光刻技术则是用于制作微机械结构和微流体结构。
光刻技术的发展受到了许多因素的影响,包括光学技术、光源技术、掩膜制备技术、光刻胶技术等。
在光学技术方面,光学投影系统的分辨率和变像畸变都会直接影响到光刻的精度;在光源技术方面,光刻机所使用的光源的波长和功率都会对分辨率和加工速度有直接影响;掩膜制备技术则影响到了掩模的制备精度和稳定性;光刻胶技术则直接影响到了图案的传输和转移过程。
光刻的工作原理
![光刻的工作原理](https://img.taocdn.com/s3/m/c0c31426974bcf84b9d528ea81c758f5f61f299c.png)
光刻的工作原理光刻技术是一种用于制造集成电路的重要工艺,其工作原理是利用光的作用将图案投射到硅片上,形成微小的电路结构。
本文将从光刻的原理、设备和应用等方面进行详细介绍。
一、光刻的原理光刻技术是利用光的干涉、衍射和透射等特性实现的。
首先,需要将待制作的电路图案转化为光学遮罩,通常使用光刻胶涂覆在硅片上,然后通过光刻机将光学遮罩上的图案投射到光刻胶上。
光刻胶在光的照射下会发生化学反应,形成光刻胶图案。
接下来,通过将光刻胶暴露在特定的化学溶液中,去除未曝光的光刻胶,得到所需的光刻胶图案。
最后,通过将硅片进行化学腐蚀或沉积等工艺步骤,形成微小的电路结构。
二、光刻的设备光刻机是光刻技术中最关键的设备之一。
光刻机主要由光源、光学系统、对准系统和运动控制系统等部分组成。
光源是产生紫外光的装置,通常使用汞灯或氙灯等。
光学系统由透镜、反射镜和光刻胶图案的投射系统等组成,用于将光学遮罩上的图案投射到光刻胶上。
对准系统是用于确保光刻胶图案和硅片之间的对准精度,通常采用显微镜和自动对准算法等。
运动控制系统是用于控制硅片在光刻机中的移动和旋转等。
三、光刻的应用光刻技术在集成电路制造中有着广泛的应用。
首先,光刻技术是制造集成电路中最关键的工艺之一,可以实现微米甚至纳米级别的电路结构。
其次,光刻技术还可以制作光学元件,如光纤、激光器等。
此外,光刻技术还被应用于平面显示器、传感器、光学存储器等领域。
四、光刻技术的发展趋势随着集成电路制造工艺的不断发展,光刻技术也在不断进步和改进。
首先,光刻机的分辨率越来越高,可以实现更小尺寸的电路结构。
其次,光刻胶的性能也在不断提高,可以实现更高的对比度和较低的残留污染。
此外,光刻技术还在朝着多层光刻、次波长光刻和非接触式光刻等方向发展。
光刻技术是一种利用光的特性制造微小电路结构的重要工艺。
光刻技术的原理是利用光的干涉、衍射和透射等特性实现的,通过光刻机将光学遮罩上的图案投射到光刻胶上,最终形成所需的电路结构。
第四章光刻技术
![第四章光刻技术](https://img.taocdn.com/s3/m/a027fd02de80d4d8d15a4f72.png)
二,光刻版(掩膜版)
基版材料:玻璃,石英. 要求:在曝光波长下的透光度高,热膨胀系数 与掩膜材料匹配,表面平坦且精细抛光.
二,光刻版(掩膜版)
掩膜版的质量要求 若每块掩膜版上图形成品率=90%,则 6块光刻版,其管芯图形成品率=(90%)6=53% 10块光刻版,其管芯图形成品率=(90%)10=35% 15块光刻版,其管芯图形成品率=(90%)15=21% 最后的管芯成品率当然比其图形成品率还要低 ①图形尺寸准确,符合设计要求; ②整套掩膜版中的各块版应能依次套准,套准误差应尽可能小; ③图形黑白区域之间的反差要高; ④图形边缘要光滑陡直,过渡区小; ⑤图形及整个版面上无针孔,小岛,划痕等缺陷; ⑥固耐用,不易变形.
三,光刻机(曝光方式)
④1:1扫描投影光刻机(美国Canon公司)
三,光刻机(曝光方式)
⑤分步重复投影光刻机--Stepper DSW:direct-step-on-wafer ⅰ)原理: 采用折射式光学系统和4X~5X的缩小透镜. 曝光场:一次曝光只有硅片的一部分,可以大大 提高NA(0.7),并避免了许多与高NA有关的聚 焦深度问题,加大了大直径硅片生产可行性. 采用了分步对准聚焦技术.
一,光刻胶
4.感光机理 ①负胶
聚乙烯醇肉桂酸脂-103B,KPR
一,光刻胶
双叠氮系(环化橡胶)-302胶,KTFR
一,光刻胶
②正胶 邻-叠氮萘醌系-701胶,AZ-1350胶
二,光刻版(掩膜版)
掩膜版在集成电路制造中占据非常重要的地位,因为 它包含着欲制造的集成电路特定层的图形信息,决定 了组成集成电路芯片每一层的横向结构与尺寸. 所用掩膜版的数量决定了制造工艺流程中所需的最少 光刻次数. 制作掩膜版首先必须有版图.所谓版图就是根据电路 ,器件参数所需要的几何形状与尺寸,依据生产集成 电路的工艺所确定的设计规则,利用计算机辅助设计 (CAD)通过人机交互的方式设计出的生产上所要求 的掩膜图案.
光刻的应用领域
![光刻的应用领域](https://img.taocdn.com/s3/m/314883b29f3143323968011ca300a6c30c22f12f.png)
光刻的应用领域
1. 半导体芯片制造:光刻技术是制造集成电路(IC)的关键步骤之一。
通过将芯片设计投影到硅片上,利用光刻技术进行图形转移,形成微米级的电路结构和器件。
2. 平面显示器制造:光刻技术用于制造液晶显示器(LCD)、有机发光二极管显示器(OLED)等平面显示器。
通过光刻技术,在基板上制造导线、电极、像素点等微细结构。
3. 光子学:光刻技术被广泛应用于制造光学器件和光纤通信设备。
通过光刻技术制造微光学结构,如分光器、光栅、微透镜等。
4. 生物芯片制造:光刻技术可用于制造生物芯片和实验室微芯片。
通过光刻技术制造微细通道、微阀门等微流控结构,实现对微小液滴和生物分子的控制和分析。
5. 微机电系统(MEMS)制造:光刻技术在MEMS制造中起到关键作用。
通过光刻技术制造微米级的机械结构、传感器和执行器,实现微小机械和电子的集成。
6. 光刻制造设备:光刻技术的应用也推动了光刻设备的发展。
光刻机是一种关键的制造设备,能够将光刻胶的图形转移到硅片或其他基板上,并具备高分辨率、高精度和高速度等特性。
光刻实验报告范文
![光刻实验报告范文](https://img.taocdn.com/s3/m/bb855a494b7302768e9951e79b89680203d86be6.png)
光刻实验报告范文光刻技术是一种利用光的照射和反应来制作微纳米结构的制造技术。
光刻技术是微电子技术中最关键的技术之一,广泛应用于集成电路制造、光学元器件制造以及微纳米器件制造等领域。
本文主要介绍了光刻实验的目的、原理、实验步骤、结果与分析,并总结了实验过程中的问题和改进措施。
一、实验目的1.了解光刻技术的原理和应用。
2.学习掌握光刻胶的制备与涂覆技术。
3.熟悉光刻曝光机的操作方法及曝光参数的设置。
4.掌握光刻显影技术并获得良好的光刻图案。
二、实验原理光刻技术的基本原理是利用光敏感的光刻胶对光的照射产生化学或物理反应,然后通过显影处理使得被照射的区域得到显影和蚀刻,形成所需的微纳米结构。
三、实验步骤1.光刻胶的制备与涂覆准备好二甲苯、光刻胶、旋涂机等材料和设备,按照实验要求准备光刻胶溶液并进行涂覆。
2.光刻曝光将涂有光刻胶的硅片放入光刻曝光机中,设置好曝光参数,并进行曝光。
3.显影处理将曝光后的硅片放入显影液中,根据所需的蚀刻深度和图案要求控制显影时间。
4.蚀刻将显影后的硅片放入蚀刻机中,使用特定的蚀刻液对显影后的图案进行蚀刻,形成所需的微纳米结构。
5.清洗与检验清洗蚀刻后的硅片,去除掉多余的光刻胶和蚀刻液,并使用显微镜或扫描电子显微镜对微纳米结构进行检验。
四、实验结果与分析在光刻实验中,我们制备了硅片上的微纳米结构,并根据实验要求进行了显影处理和蚀刻。
最终得到的微纳米结构清晰可见,形状规整,大小符合设计要求。
通过显微镜观察,我们可以看到各个结构之间的间隔很小,达到了高分辨率的要求。
五、实验中遇到的问题与改进措施在实验过程中,我们遇到了涂覆光刻胶时出现的气泡和划痕等问题,可能是由于操作不当或设备问题导致。
为了解决这些问题,我们可以在涂覆前进行适当的气泡去除和清洗工作,确保涂覆的光刻胶均匀无气泡。
另外,我们也应该注意加强设备的维护和保养,确保设备的正常运行。
光刻技术是一种高精度、高分辨率的微纳米结构制造技术。
光刻技术
![光刻技术](https://img.taocdn.com/s3/m/4209991f964bcf84b9d57b4e.png)
光刻胶膜
增粘层
底膜
涂胶
前烘
前烘,又称软 烘,就是在一定的 温度下,使光刻胶 膜里面的溶剂缓慢 的、充分的逸出来 ,使光刻胶膜干燥 。
曝光
曝光就是对涂有 光刻胶的基片进行选 择性的光化学反应, 使接受到光照的光刻 胶的光学特性发生改 变。
光源 掩模 板 光刻胶 膜 底膜
增粘 层
曝光
曝光光源选择
去胶
去胶结束,整个光刻流程 也就结束了。
光刻技术在PVDF压电薄膜电极制作中的应用
聚偏二氟乙烯(PVDF)是一种高结晶度的含氟聚 合物 ,属于一种坚韧的热塑性工程材料。 PVDF 压电薄膜是经过高压电场极化从而具有压电 效应的薄膜 。 PVDF压电薄膜的优点:压电电压常数高、声阻抗 小、频率响应宽、介电常数小、耐冲击性强、可 以加工成任意形状等。
光刻技术
主要内容
一,光刻技术简介
(1)光刻的原理概述 (2)光刻胶-光致抗蚀剂 (3)光刻的一般流程
二,光刻技术应用举例
光刻的原理简介
光刻:利用照相复制与化学腐蚀相结合的技术, 在工件表面制取精密、微细和复杂薄层图形的化 学加工方法。多用于半导体器件与集成电路的制 作。 原理:利用光致抗蚀剂(或称光刻胶)感光后因光 化学反应而形成耐蚀性的特点,将掩模板上的图 形刻制到被加工表面上。
光刻技术在PVDF压电薄膜电极制作中的应用 第一步:设计要制作的电极的形状与尺寸
光刻技术在PVDF压电薄膜电极制作中的应用
第二步:对PVDF压电薄膜进行清洗处理。采用有机溶剂丙 酮。 第三步:涂胶。选用正性光刻胶,采用手工操作涂到需要 保护的电极层上。 第四步:前烘与曝光。 第五步:腐蚀。采用湿法刻蚀方法。选取碘和碘化钾的水 溶液(质量比为1:4:40)作为金的腐蚀溶剂,体积分数为 40%的氢氟酸作为铬层的腐蚀溶剂。 第六步:去胶。需要将起保护作用的正性胶去掉,采用乙 醇做它 是由感光树脂、 增感剂和溶剂三 部分组成的对光 敏感的混合液体。 光刻胶主要用 来将光刻掩模板 上的图形转移到 元件上。
MEMS工艺-光刻技术
![MEMS工艺-光刻技术](https://img.taocdn.com/s3/m/c814548e5ebfc77da26925c52cc58bd630869315.png)
控制尺寸和形状
通过调整光刻参数,如波长、曝光时 间和焦距等,可以精确控制微结构的 尺寸和形状,以满足MEMS器件的性 能要求。
光刻技术能够将设计好的微结构高精 度地复制到光敏材料上,确保批量生 产的稳定性和一致性。
光刻技术在mems工艺中的优势
01
02
03
高精度
光刻技术能够实现高精度 的微结构复制,有利于提 高MEMS器件的性能和稳 定性。
重要性
光刻技术是微电子制造中的关键环节,其精度和效率直接决定了集成电路或 MEMS器件的性能和成本。随着MEMS器件尺寸的不断减小,光刻技术的重要 性越来越突出。
02
mems工艺简介
mems工艺的定义和特点
定义
MEMS(Micro-Electro-Mechanical Systems)工艺是一种制造微小机械和电子系 统的技术,其尺寸通常在微米或纳米级别。
电子束光刻技术
电子束光刻技术具有极高的空间分辨 率和制程能力,能够制造出高精度的 微结构,但制程效率相对较低。
mems工艺中的光刻技术发展趋势
极紫外光刻技术
极紫外光刻技术具有更高的分辨率和制程能力,是下一代 光刻技术的发展方向之一,将为MEMS工艺带来更大的 发展空间。
纳米压印光刻技术
纳米压印光刻技术是一种新型的光刻技术,具有较高的制 程效率和较低的成本,是未来MEMS工艺中制造高精度 微结构的重要手段之一。
02
03
光刻技术的不断进步将推动 MEMS工艺的发展,实现更高精 度、更高性能的MEMS器件制造。
随着人工智能、物联网等新兴领 域的发展,MEMS器件的应用需 求将不断增长,光刻技术将发挥 更加重要的作用。
光刻技术的未来发展将更加注重 环保和可持续发展,推动绿色制 造的进程。
光刻技术的原理和应用
![光刻技术的原理和应用](https://img.taocdn.com/s3/m/a92cb96de3bd960590c69ec3d5bbfd0a7856d550.png)
光刻技术的原理和应用1. 光刻技术简介光刻技术是一种半导体制造工艺中的核心技术,它通过使用光刻胶和强光源对半导体材料进行曝光和显影,从而形成精细的图案。
光刻技术广泛应用于集成电路、光学器件、光纤通信等领域,并在现代科技的高速发展中扮演着重要的角色。
2. 光刻技术的原理光刻技术的基本原理是利用紫外线或电子束照射光刻胶,通过光学或电子学的方式将图形投射到硅片表面上。
具体原理如下: - 掩膜制备:首先,根据设计要求,通过计算机辅助设计软件制作掩膜。
掩膜上的图形和模式将决定最终形成的芯片或器件的结构和功能。
掩膜制备完成后,可以进行下一步的光刻工艺。
- 光刻胶涂布:将光刻胶均匀涂布在硅片表面,待其干燥后,形成一层均匀的薄膜。
- 曝光:将掩膜放置在光刻机上,并通过强光源(紫外线或电子束)照射胶层,使胶层中被照射到的部分发生化学反应。
- 显影:将曝光后的光刻胶进行显影处理。
显影液会溶解胶层中未曝光或曝光光强较弱的部分,从而形成所需的图案结构。
- 刻蚀:使用化学腐蚀剂将显影后的光刻胶图案转移到硅片表面。
硅片经过刻蚀后,就可以进行后续的工艺步骤,如沉积材料、蚀刻、退火等。
3. 光刻技术的应用光刻技术作为半导体制造工艺的重要步骤,广泛应用于以下领域:3.1 集成电路制造•制造微电子芯片:光刻技术在集成电路制造中扮演着重要的角色。
它可以将复杂的电路图案转移到硅片上,制造出微米级别的微电子芯片。
光刻技术的精细度和稳定性对于芯片的性能和可靠性有着重要影响。
•多层薄膜的制备:光刻技术还可以用于制备多层薄膜。
通过在每一层上使用不同的掩膜和曝光显影工艺,可以制备出具有特定功能的多层薄膜结构。
这种技术在微电子器件和光学器件制造中得到广泛应用。
3.2 光学器件制造•制造光学透镜:光刻技术可以制造各种光学透镜和光学器件。
通过光刻胶的曝光显影工艺,可以在光学玻璃上形成精细的结构,从而调控光的传播和聚焦性能。
•制备光接头和光波导器件:光刻技术还可以用于制备光接头和光波导器件。
光刻技术原理全解
![光刻技术原理全解](https://img.taocdn.com/s3/m/09e0544d591b6bd97f192279168884868762b81e.png)
光刻技术原理全解光刻技术是一种微电子制造中非常重要的技术方法,常用于半导体器件制造过程中。
它通过使用光刻胶光刻胶(photoresist)和光源光源(light source)制作芯片上各种测量、定义和纳米加工细节的光刻工艺步骤,实现高精度的微纳米尺寸特征的制作。
下面将为您介绍光刻技术的原理。
光刻技术的原理基于光的光的干涉和衍射原理。
首先,需要一个光源,通常使用的是紫外线(UV)光源,因为紫外线具有高能量和短波长,对于制作微小特征具有优势。
光源产生的UV光通过光学系统会聚到准直镜上,进一步聚焦到光刻胶表面。
光刻胶是光刻技术中非常关键的材料。
它是一种光敏树脂,通过特殊的化学处理使其对紫外线光有响应。
在曝光过程中,光刻胶对紫外线光会产生化学反应,发生聚合或降解的变化,被曝光的区域与未曝光区域的物性发生差异,从而形成图案。
在光刻胶的表面上,需要使用掩膜(mask)制作出期望的图案。
掩膜是一个类似于胶片的透明基片,其上涂有几层不同材料构成的图案。
掩膜上的不透明部分会阻挡光的透过,形成尺寸精确的光刻图案。
掩膜的图案是根据芯片设计师所需的结构进行设计和制作的。
当光刻胶在光源的照射下进行曝光时,通过光学系统重新聚焦到光刻胶表面,被曝光的区域会发生化学反应,使光刻胶发生改变。
在光刻胶材料中有两类最常用的光刻胶,一种是正相光刻胶(positive photoresist),另一种是负相光刻胶(negative photoresist)。
正相光刻胶在紫外线照射下,被照射的区域聚合形成硬化的物质,而负相光刻胶则是被照射区域发生降解,形成溶解物。
曝光之后,还需要进行显影(develop)的工艺步骤。
显影是使光刻胶发生物理或化学变化,从而去除未曝光或曝光后不需要的材料的过程。
对于正相光刻胶,未曝光区域显影后会被去除,而曝光区域则会保留下来。
对于负相光刻胶,则是未曝光区域保留,而曝光区域被去除。
经过显影之后,我们得到了期望的图案,其中未被照射的区域通过显影工艺去除的,形成了芯片上的光刻图案。
光刻的基本原理
![光刻的基本原理](https://img.taocdn.com/s3/m/a5881bc9bb0d4a7302768e9951e79b89680268f4.png)
光刻的基本原理1. 光刻技术概述光刻(photolithography)是一种在微电子制造工艺中广泛应用的技术,用于将电路图案转移至硅片上。
它是一种光影刻蚀技术,通过使用特殊的光刻胶和掩膜来实现。
2. 光刻的基本步骤光刻的基本步骤包括掩膜制备、光刻胶涂布、曝光、显影和刻蚀等步骤。
2.1 掩膜制备掩膜是光刻中的一种重要工具,它由透明光刻胶和不透明掩膜板组成。
掩膜板的图案决定了最终在硅片上形成的电路。
2.2 光刻胶涂布在光刻过程中,需要将光刻胶均匀涂布在硅片上。
涂布需要控制好厚度,并保持均匀性。
2.3 曝光曝光是将掩膜上的图案转移到光刻胶层的过程。
曝光时,光源会将光刻胶层中的敏化剂激活,使其变得可显影。
2.4 显影显影是将曝光后的光刻胶层中未被曝光的部分去除,从而显现出所需图案的过程。
显影液会溶解未暴露于光的区域,使其变为可刻蚀的区域。
2.5 刻蚀刻蚀是将显影后的光刻胶层外的材料去除的过程。
通过刻蚀,可以形成所需的电路图案。
3. 光刻的基本原理光刻的基本原理可以分为光学透射原理和化学反应原理两个方面。
3.1 光学透射原理光学透射原理是光刻的基础,也是光刻胶和掩膜的关键。
光刻胶对于不同波长的光有不同的吸收特性,而掩膜上的图案会通过光刻胶的吸收和透射来形成图案。
当掩膜上的图案被光照射时,光刻胶中的敏化剂会被激活,从而改变光刻胶的溶解性质。
3.2 化学反应原理化学反应原理是光刻胶显影和刻蚀的基础。
在显影过程中,显影液与光刻胶表面的未暴露区域发生化学反应,使其溶解。
而在刻蚀过程中,刻蚀液与未被光刻胶保护的硅片表面或者下一层材料发生化学反应,使其被去除。
4. 光刻的影响因素光刻的效果受到多个因素的影响,主要包括曝光能量、曝光时间、光刻胶厚度、显影液浓度等因素。
4.1 曝光能量和曝光时间曝光能量和曝光时间决定了光刻胶的显影深度,对图案的清晰度和精度有重要影响。
4.2 光刻胶厚度光刻胶厚度会影响曝光和显影的效果,太厚会导致曝光不足,太薄则可能导致显影不均匀。
光刻技术的发展与应用
![光刻技术的发展与应用](https://img.taocdn.com/s3/m/37f52533854769eae009581b6bd97f192279bf34.png)
光刻技术的发展与应用光刻技术是一种重要的微纳米加工技术,它的发展有利于推动微纳米器件的制造和研究。
随着科技的发展,光刻技术也不断进行着革新和创新,拓展了应用范围,在许多领域得到广泛应用。
一、光刻技术的发展史光刻技术起源于20世纪60年代,最早应用于集成电路制造领域。
当时的光刻技术主要是利用双凸透镜来进行投影曝光,但由于透镜的制造精度和表面质量限制,只能制造出5微米甚至更大的线宽,无法满足微电子学的需要。
随着半导体器件制造工艺的发展和需求的增加,光刻技术逐渐得到改进和完善。
70年代出现了直接光刻技术,例如激光直写技术和电子束直写技术,它们可以制造出更细的线宽,但限制是一次性成像及速度慢等,应用范围相对有局限性。
到了80年代,随着微电子学和半导体技术的发展,光刻技术迎来了一个新的高峰。
半导体器件集成度越来越大,线宽要求越来越窄,光刻技术要求更高的解析度和更精确的控制能力。
在这个背景下,出现了接触式光刻、投影式光刻和近场光刻等新的光刻技术,使得线宽可以制造到亚微米甚至到纳米级别,加快了微纳米器件的制造进程。
二、光刻技术的应用领域光刻技术已经成为微纳米加工技术的重要组成部分,被广泛应用于各个领域。
集成电路领域:光刻技术是制造集成电路最重要的工艺之一,可以制造出更小、更精密、更复杂的芯片。
MEMS领域:光刻技术可以制造出各种微型机械器件,例如惯性传感器、压力传感器、加速度计等,用于汽车、医疗设备等领域。
生物医学领域:利用光刻技术可以制造出微型生物芯片、酶反应器、人工血管等微型医疗器械,还可以制造出纳米级别的生物材料。
纳米制造领域:光刻技术可以制造出纳米级别的光刻模板,用于制造纳米颗粒、纳米线等材料。
三、光刻技术的未来发展随着电子计算能力的提高、光刻机等设备的智能化和自动化程度的提高,光刻技术仍将继续发展。
以下是一些光刻技术未来的发展趋势:1. 更高解析度,更小线宽:随着半导体工艺的发展,线宽要求越来越小,需要制造更高解析度、更细小的线宽。
光刻技术流程
![光刻技术流程](https://img.taocdn.com/s3/m/5c8e7071b80d6c85ec3a87c24028915f804d84b1.png)
光刻技术流程光刻技术是现代微电子制造中一项重要的工艺技术,用于将电路图案转移到硅片上。
它是一种光学投影技术,通过使用光源和掩模来实现图案的精细转移。
光刻技术流程包括光刻胶涂覆、烘烤预处理、曝光显影、清洗和检查等步骤。
一、光刻胶涂覆光刻胶涂覆是光刻技术流程的第一步,其目的是将光刻胶均匀地涂覆在硅片表面。
首先,将硅片放置在涂覆机的台面上,并将光刻胶倒入涂覆机的涂覆盆中。
然后,涂覆机会将光刻胶从涂覆盆中吸取并均匀涂覆在硅片上。
涂覆完成后,硅片会经过旋转以除去多余的光刻胶。
最后,硅片会被放置在烘烤机中进行烘烤预处理。
二、烘烤预处理烘烤预处理是为了使涂覆在硅片上的光刻胶变得更加坚硬和稳定。
在烘烤过程中,硅片会被放置在烘烤机中,加热一段时间。
烘烤的温度和时间根据所使用的光刻胶的特性而定。
烘烤后,光刻胶会形成一层坚硬的薄膜,以便进行下一步的曝光显影。
三、曝光显影曝光显影是光刻技术流程中的核心步骤,通过使用光源和掩模将电路图案转移到硅片上。
首先,将硅片放置在曝光机的台面上,并将掩模放置在硅片上方。
然后,通过控制曝光机的光源,将光照射到掩模上,形成一个投影的图案。
光线通过掩模的透明部分照射到光刻胶上,使其发生化学反应。
曝光完成后,硅片会被放置在显影机中进行显影。
显影过程中,使用显影液将未曝光的光刻胶部分溶解掉,暴露出硅片表面。
显影液的成分和浓度根据光刻胶的特性而定。
显影时间也需要根据所需的图案精度进行控制。
显影完成后,硅片会被清洗以去除残留的显影液。
四、清洗和检查清洗是为了去除硅片表面的污染物和残留的光刻胶。
清洗过程中,硅片会被浸泡在一系列的清洗液中,以去除表面的污染物。
清洗液的成分和浓度根据具体的清洗要求而定。
清洗后,硅片会被烘干以去除水分。
硅片会经过检查以确保图案转移的质量。
检查会使用显微镜或其他检测设备来观察图案的清晰度和精度。
如果发现问题,需要进行修复或重新进行光刻。
光刻技术流程包括光刻胶涂覆、烘烤预处理、曝光显影、清洗和检查等步骤。
光刻技术在半导体制造中的应用
![光刻技术在半导体制造中的应用](https://img.taocdn.com/s3/m/66b2c3b385868762caaedd3383c4bb4cf6ecb756.png)
光刻技术在半导体制造中的应用随着电子信息产业的发展,半导体制造技术得到了长足的进步。
其中,光刻技术作为半导体制造的重要工具,被广泛应用于芯片制造等领域。
在本文中,我们将探讨光刻技术在半导体制造中的应用。
一、光刻技术的基本概念光刻技术是一种基于光学原理的制程技术,其基本原理是利用光学系统、掩模和感光材料等组成的系统,通过光学投影将掩模上的芯片图形搬移到感光层中。
光刻技术主要包括四个步骤:准备掩模、对准、曝光和显影。
二、光刻技术在芯片制造中的应用1. 掩模制备在芯片制造中,掩模的制备非常重要。
掩模可以用来制备光刻板,然后用光刻机将芯片图形转移到光刻板上,最终制作芯片。
因此,掩模的制备质量直接影响到芯片的质量和生产效率。
目前,光刻技术已经成为掩模制备的关键工序之一。
2. 对准对准是光刻技术的重要步骤之一,对准的准确性会影响到最终产品的质量和量产效率。
对准的方法主要包括机械对准、光学对准和图案对准等。
3. 曝光曝光是光刻技术中的关键步骤,通过曝光将掩模上的芯片图形转移到感光层中。
曝光的时间要根据感光材料的类型和厚度等参数进行设置,光照时间过长或过短都会影响芯片的质量。
4. 显影显影是将曝光后的感光层中未被曝光部分去除的过程,这一步骤的目的是准确地形成芯片电路的图形。
显影的方法主要包括湿法显影和干法显影。
三、光刻技术在半导体制造中的优势光刻技术在芯片制造中的应用越来越广泛,其主要优势包括:1. 高分辨率光刻技术可以实现高分辨率的芯片制造,可以制备出各种尺寸、形状的芯片图形。
并且随着技术的不断进步,分辨率也在不断提高,可以满足芯片制造中的高清晰度要求。
2. 高精度光刻技术可以实现高精度芯片制造,可以制备出具有亚微米级别精度的芯片图形。
并且由于光学系统的高精度,可以实现对芯片图形的精确控制。
3. 生产效率高光刻技术可以实现高效的芯片制造,用光刻机完成整个生产流程,可以大大提高芯片的生产效率。
而且光刻技术还可以实现高通量,可以同时制备多个芯片,提高生产效率。
光刻的原理
![光刻的原理](https://img.taocdn.com/s3/m/509a3493d0f34693daef5ef7ba0d4a7302766cfc.png)
光刻的原理光刻技术是一种重要的微电子制造工艺,广泛应用于芯片、集成电路、液晶显示器等微电子领域。
其原理是利用光的干涉、衍射和化学反应等作用,将芯片设计图案转移到光刻胶上,然后通过化学腐蚀和蚀刻等步骤,将芯片上的电路图案形成。
光刻技术的核心是光刻胶,它是一种特殊的化学物质,具有光敏性质。
当光照射到光刻胶上时,它会发生化学反应,使得光刻胶的物理性质发生变化,形成可控的图案。
因此,光刻技术的工艺流程通常包括以下几个步骤:1.基片清洗:将芯片基片进行清洗,去除表面的杂质和污染物,以便后续工艺的进行。
2.涂覆光刻胶:将光刻胶沉积在基片上,并利用旋涂机将光刻胶均匀地涂布在基片表面上,形成一层薄膜。
3.预烘烤:将光刻胶暴露在高温下,使其变得更加坚硬和稳定,以便进行后续的光刻。
4.曝光:将芯片设计图案照射在光刻胶表面上,利用光刻机器对光进行精确的控制和调节,形成可控的图案。
5.显影:将光刻胶进行显影处理,去除不需要的部分,以便后续的化学腐蚀和蚀刻。
6.腐蚀和蚀刻:根据芯片设计图案的要求,进行化学腐蚀和蚀刻处理,将芯片上的电路形成。
光刻技术的精度和稳定性是微电子制造的关键因素之一。
在光刻胶的制备和光刻机器的调节上,需要精细的控制和调整,以保证芯片上的电路图案精度和一致性。
此外,光刻技术还需要考虑光源的波长和光强度、光刻胶的选择和配方、显影液的选择和浓度等因素,以实现最佳的光刻效果。
随着微电子制造技术的不断发展和进步,光刻技术也在不断地演变和改进。
例如,使用更高分辨率的光刻机器和更先进的光刻胶,能够实现更小尺寸和更高精度的芯片设计图案。
同时,利用多重曝光、多层光刻等技术,也能够实现更加复杂和精细的芯片电路图案。
光刻技术是微电子制造的重要工艺之一,其原理和流程十分复杂和精细。
只有通过精细的控制和调节,才能够实现高精度和高稳定性的芯片设计图案。
随着技术的不断发展和进步,相信光刻技术将会越来越成熟和完善,为微电子制造带来更多的发展机遇。
简述光刻的原理及应用
![简述光刻的原理及应用](https://img.taocdn.com/s3/m/83e94fc0e43a580216fc700abb68a98270feac67.png)
简述光刻的原理及应用原理解析光刻是一种微影技术,通过光源照射光线,通过掩膜、投影镜头等装置进行光束的控制,将光进行精确的刻画。
光刻技术主要应用于集成电路的制造过程中,用于制作芯片上的微小结构。
其原理主要包括以下几个步骤:1.制作掩膜:掩膜是光刻技术中的关键部件,其上的图案决定了最后形成的微小结构。
制作掩膜通常采用光刻层叠法,先采用电子束或者激光进行图形刻画,再采用化学腐蚀或电子束蚀刻等方法进行图形转换。
2.对光源进行准直和聚光:光源释放出的光线经过准直系统的处理,使其成为平行光线或者具有特定角度的光束。
然后通过聚光系统将光线集中到一个小的区域。
3.将光线加工成所需的形状:通过使用光学元件,如凸透镜、衍射光栅等,对光进行处理和转换,将光束的形状从平行光线变换为所需的图形。
这样处理后的光线将通过掩膜传递到光敏材料上。
4.光敏材料的感光作用:光刻胶或光致变色剂等光敏材料能够感受到通过掩膜传递来的光线,其中的感光物质会发生化学变化,例如溶解或固化。
通过光源加工后的光线图案将在光敏材料上形成相应的图案。
5.开发和清洗:在光敏材料上形成的图案需要进行开发处理,将未曝光或者曝光程度不够的部分去除。
然后进行清洗处理,保证所形成的结构图案的质量。
应用领域光刻技术在当前工业生产和科学研究中扮演着重要的角色。
下面列举了光刻技术的几个重要应用领域:1.集成电路制造:光刻技术是集成电路制造过程中必不可少的一环,用于制作芯片上的微小结构。
通过光刻技术,可以将图形准确地转移到芯片表面,实现微电子元器件的制造。
2.光学组件制造:光学器件的制造也是光刻技术的一个重要应用领域。
通过光刻技术,可以制作出光学器件的微小结构,如光栅、透镜等。
这些微小结构对于光的传输和调控起着重要的作用。
3.纳米加工:随着纳米科技的发展,纳米加工成为了一个热门的研究领域。
光刻技术在纳米加工中发挥着重要作用,可以制造出纳米级的结构,用于研究纳米材料的性质和制造纳米器件。
光刻技术的基本流程
![光刻技术的基本流程](https://img.taocdn.com/s3/m/8026dd77bc64783e0912a21614791711cc7979b2.png)
光刻技术的基本流程一、光刻技术的准备阶段。
1.1 首先呢,咱得有个光刻胶。
这光刻胶就像是一个超级敏感的小助手,它对光线那可是相当的敏感。
光刻胶的种类还不少,就像不同性格的小伙伴,有正性光刻胶和负性光刻胶。
正性光刻胶呢,被光照到的地方会发生化学变化,变得容易被去除;负性光刻胶则恰恰相反,被光照的地方反而变得更难去掉了,就像有些东西越晒越结实一样。
1.2 然后就是光刻的模板,这模板可重要啦,它就像一个超级精确的模具。
这个模板上面有着我们想要刻出来的图案,那些图案的线条精细得很,就像在头发丝上雕花一样。
这模板的制作也是个精细活,得用各种高科技手段,容不得半点马虎,所谓“差之毫厘,谬以千里”啊。
二、光刻技术的曝光过程。
2.1 接下来就到曝光这一步了。
我们把涂了光刻胶的材料放在模板下面,然后用光线去照射。
这光线就像一把超级精准的手术刀,要准确地按照模板上的图案去“切割”光刻胶。
这个光线的来源也有讲究,有紫外线啦,还有一些更高级的光源。
就好比我们做菜,不同的菜得用不同的火候一样,不同的光刻需求也得用不同的光线。
2.2 在曝光的时候,那环境要求也是相当的严格。
一点点灰尘,一点点震动,都可能让整个光刻的效果大打折扣。
这就像我们走钢丝一样,得小心翼翼的,一不留神就可能前功尽弃。
而且曝光的时间也得拿捏得恰到好处,时间短了,光刻胶的反应不完全;时间长了,又可能出现过度反应的情况,真可谓是“过犹不及”啊。
三、光刻技术的后续处理。
3.1 曝光完成后,就要对光刻胶进行处理了。
如果是正性光刻胶,我们要把被光照到的地方去掉,这就像把多余的泥土从雕塑上清理掉一样,要一点一点地来,不能伤到下面的材料。
要是负性光刻胶呢,就得把没被光照到的地方去掉,这也不是个简单的事儿,得非常细致。
3.2 经过光刻胶处理后的材料,就有了我们想要的图案。
这个图案可能是一个小小的芯片电路,也可能是其他精密的结构。
光刻技术就是这么神奇,就像魔法一样,把我们脑海中的图案精准地复制到材料上。
光刻机的几个重要技术
![光刻机的几个重要技术](https://img.taocdn.com/s3/m/fad589d0f605cc1755270722192e453610665b62.png)
光刻机的几个重要技术光刻技术是半导体工艺制造中的重要环节之一,其在芯片制造、微机电系统(MEMS)、LED等领域都有广泛应用。
下面是光刻机的几个重要技术。
1. 光刻胶光刻胶是光刻技术中最重要的材料之一,它是一种高分子有机物。
光刻胶的主要作用是在偏紫外光(DUV)照射下进行化学反应,从而形成所需图案。
光刻胶的特性对光刻机的性能影响很大,所以选择合适的光刻胶非常重要。
2. 接触式和非接触式光刻技术光刻机主要分为接触式和非接触式两种技术。
接触式光刻技术是指光刻胶与掩膜接触后受光刻光照射的技术;而非接触式光刻技术则是光刻胶与掩膜之间通过空气或真空隔开后进行光刻。
接触式光刻技术速度较快,但容易造成掩模和光刻胶的磨损;而非接触式光刻技术能提高分辨率和生产出更细微的结构,但速度较慢。
3. 曝光系统光刻机中的曝光系统是指用于光刻胶图案照射的光源。
随着技术的不断发展,光源的种类也越来越多,例如汞灯、氩离子激光、二氧化碳激光等。
不同的光刻机可以根据需要选择不同的光源。
4. 光刻机的调节系统光刻机中的调节系统主要包括对焦、曝光量控制、平面度控制、位置精度等方面。
这些不同的调节系统是根据光刻膜、硅片和掩膜三者之间的关系来实现。
5. 随机误差控制在光刻过程中,由于光刻胶厚度、掩模的偏差等原因,可能会产生随机误差。
因此,减小随机误差也是光刻技术中一个重要的研究方向。
目前,通过优化光刻胶的属性、掩模设计和光刻设备的性能等方面来控制随机误差成为主流。
以上就是光刻机的几个重要技术,这些技术的不断发展和改进将会促进光刻技术在各个领域的广泛应用。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性,平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益,请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间:9:00-18:30)。
1.涂胶涂胶就是在SIO2或其他薄膜表面,涂布一层粘附良好,厚度适当,厚薄均匀的光刻胶膜。
涂胶前的硅片表面必须清洁干燥,如果硅片搁置较久或光刻返工,则应重新进行清洗并烘干后再涂胶。
生产中,最好在氧化或蒸发后立即涂胶,此时硅片表面清洁干燥,光刻胶的粘附性较好。
涂胶一般采用旋转法,其原理是利用转动时产生的离心力,将滴在硅片的多余胶液甩去,在光刻胶表面张力和旋转离心力共同作用下,扩展成厚度均匀的胶膜。
胶膜厚度可通过转速和胶的浓度来调节。
涂胶的厚度要适当,膜厚均匀,粘附良好。
胶膜太薄,则针孔多,抗蚀能力差;胶膜太厚,则分辨率低。
在一般情况下,可分辨线宽约为膜厚的5~8倍。
2.前烘前烘就是在一定的温度下,使胶膜里的溶剂缓慢地挥发出来,使胶膜干燥,并增加其粘附性和耐磨性。
前烘的温度和时间随胶的种类及膜厚的不同而有所差别,一般通过实验来加以确定。
前烘的温度和时间必须适当。
温度过高会引起抗蚀剂的热交联,在显影时留下底膜,或者增感剂升华挥发使感光灵敏度下降;前烘温度过低或时间过短,则抗蚀剂中的有机溶剂不能充分挥发,残留的溶剂分子会妨碍光交链反应,从而造成针孔密度增加,浮胶或图形变形等。
同时,前烘时还不能骤热,以免引起表面鼓泡,产生针孔甚至浮胶。
一般前烘是在80℃恒温干燥箱中烘烤1015分钟;也可以用红外灯在硅片背面烘烤,使胶膜的干燥从里到外,以获得良好的前烘效果。
3.暴光暴光就是对涂有光刻胶的基片进行选择性光化学反应,使暴光部分的光刻胶改变在显影液中的溶解性,经显影后在光刻胶膜上得到和掩膜版相对应的图形。
生产上,通常都采用紫外光接触暴光法,其基本步骤是定位对准和暴光。
定位对准是使掩膜版的图形和硅片上的图形精确套合,因此要求光刻机有良好的对准装置,即具有精密的微调和压紧机构,特别是在压紧时保证精确套合不发生位移。
此外,光刻机还应具有合适的光学观察系统,要求有一个景深较大,同时又有足够高分辨率的显微镜。
暴光量的选择决定于光刻胶的吸收光谱,配比,膜厚和光源的光谱分布。
最佳暴光量的确定,还要考虑衬底的光反射特性。
在实际生产中,往往以暴光时间来控制暴光量,并通过实验来确定最佳暴光时间。
暴光时影响分辨率的因素有:①掩膜版于光刻胶膜的接触情况若硅片弯曲,硅片表面有灰尘或突起,胶膜厚度不均匀,光刻机压紧机构不良等都会影响掩膜版与光刻胶膜的接触情况,从而使分辨率降低。
②暴光光线的平行度暴光光线应与掩膜版和胶膜表面垂直,否则将使光刻图形发生畸变。
③光的衍射和反射光波在掩膜版图形边缘的衍射和反射将使分辨率降低。
④光刻胶膜的质量和厚度胶膜越厚,光刻胶中固态微粒含量越高,则光线在胶膜中因散射而产生的侧向光化学反应越严重,光刻图形的分辨率也越低。
⑤暴光时间暴光时间越长,由于光的衍射,反射和散射作用,使分辨率降低。
但暴光不足,则光反应不充分,显影时部分胶被溶解,从而使胶膜的抗蚀能力降低,针孔密度增加。
⑥掩膜版的分辨率和质量掩膜版的分辨率和质量将影响光刻分辨率。
此外,显影,腐蚀以及光刻胶的性能也是影响光刻分辨率的因素。
4.显影显影是把暴光后的基片放在适当的溶剂里,将应去除的光刻胶膜溶除干净,以获得腐蚀时所需要的抗蚀剂膜的保护图形,KPR胶通常用丁酮5坚膜坚膜是在一定温度下对显影后的硅片进行烘焙,除去显影时胶膜所吸收的显影液和残留的水份,改善胶膜与硅片的粘附性,增强角膜的抗蚀能力。
坚膜的温度和时间要适当。
坚膜不足,则抗蚀剂胶膜没有烘透,膜与基片粘附性差,腐蚀时易浮胶;坚膜温度过高,则抗蚀剂胶膜会因热膨胀而翘曲或剥落,腐蚀时同样会产生钻蚀或浮胶。
温度更高时,聚合物将分解,影响粘附性和抗蚀能力。
此外,坚膜时最好采用缓慢升温和自然冷却的烘焙过程。
对于腐蚀时间较长的厚膜刻蚀,可在腐蚀一半后再进行一次坚膜,以提高胶膜的抗蚀能力。
6 刻蚀刻蚀就是用适当的腐蚀剂,对未被胶膜覆盖的SiO2或其他薄膜进行腐蚀,以获得完整、清晰、准确的光刻图形,达到选择性扩散或金属布线的目的。
光刻工艺对腐蚀剂的要求是:只对需要除去的物质进行腐蚀,而对抗蚀剂胶膜不腐蚀或腐蚀量很小。
同时,还要求腐蚀因子要足够大。
腐蚀因子的定义是腐蚀深度与一边的横向腐蚀量很小。
同时,还要求腐蚀因子要足够大。
腐蚀因子的定义是腐蚀深度与一边的横向腐蚀量之比。
腐蚀因子越大,表示横向腐蚀量越小。
此外,还要求腐蚀图形边缘整齐、清晰;腐蚀液毒性小,使用方便。
腐蚀方法有两种类型,即湿式化学腐蚀和干式等离子体腐蚀。
(1)湿式化学腐蚀二氧化硅腐蚀是以氢氟酸为基础的水溶液。
在腐蚀液中存在如下的电离平衡:HF=H+F腐蚀时,腐蚀液中的氟离子与二氧化硅中的硅离子结合成六氟硅酸根络离子[SiO2]。
它与氢离子结合而生成六氟硅酸H2[SiF6]。
同时腐蚀液中的氢离子与SiO2中的氧离子结合成难电离的水。
由于六氟硅酸是可溶性的络合物,使SiO2被氢氟酸溶解,其反应式为:SiO2+6HF=H2[SiF6]+2H2O显然,F-和H+的浓度越大,反应速度越快,并且所消耗的F-和H+是等量的,如果在腐蚀液中加入氟化氨,它在水溶液中电离成氟离子和氨离子。
此时,腐蚀液中F+浓度增大,根据同离子效应原理,HF的电离平衡式将向生成HF的方向移动,这样就降低了溶液中H+的浓度,使HF 和SiO2的反应速度减弱,起着缓冲的作用。
所以,氟化氨在SiO2腐蚀液中起缓冲剂的作用。
这种加有氟化氨的氢氟酸溶液,习惯上称为HF缓冲液。
常用的配方为:HF:NH4F:H20=3ml:6g:10ml影响SiO2腐蚀质量的因素很多。
光刻胶与SiO2表面粘附良好是保证腐蚀质量的重要条件,粘附不良会使腐蚀液沿界面钻蚀,图形遭到破坏。
不同方法生长的SiO2腐蚀速率不同,低温沉积的SiO2比热生长SiO2的腐蚀速率快得多。
SiO2中含有硼,会使腐蚀速率降低;而含有磷,又会使腐蚀速率增大,如图所示。
腐蚀SiO2的速率一般都在30~40摄氏度范围内。
温度过高,腐蚀速度过快,不易控制,易产生钻蚀现象;温度太低,腐蚀速度太慢,胶膜长期浸泡,也易产生浮胶。
腐蚀时间取决于腐蚀速率和SiO2的厚度,腐蚀不足,氧化层未去干净,将影响杂质扩散或使电极接触不良;腐蚀时间过长又会造成侧向腐蚀,使分辨率下降。
[2] 氮化硅腐蚀氮化硅的化学性质比较稳定,在氢氟酸中腐蚀速率很慢。
对于厚度为10-2um 的较薄氮化硅膜,可用SiO2作掩膜的间接光刻方法刻蚀。
它是在Si3N4膜上用热分解法淀积一层SiO2膜,然后用普通光刻方法在SiO2膜上刻蚀出所需图形后,再放入180摄氏度的热磷酸中继续刻蚀图形窗口内的Si3N4膜。
由于热磷酸对Si3N4的腐蚀速率比对SiO2的大得多,所以SiO2起到掩膜腐蚀的作用。
[3] 铝的腐蚀目前常用的腐蚀液有磷酸和高锰酸钾腐蚀液。
对于磷酸,是利用它与铝反应能生成可溶于水的酸式磷酸铝,以达到腐蚀的目的,其反应式为:2Al+6H3PO4=2Al(H2PO4)3+3H2腐蚀时反应激烈,会有气泡不断冒出,影响腐蚀的均匀性。
为此,可在腐蚀液中加入少量无水乙醇或在腐蚀时采用超声振动,以去除反应生成的气泡。
光刻质量分析平面晶体管和集成电路制造中要进行多次光刻,而光刻工艺的质量不仅影响器件特性而且对器件的成品率和可靠性也有很大影响.半导体器件生产对光刻质量的要求是:刻蚀图形完整、尺寸准确、边缘整齐;图形外氧化层上没有针孔,图形内没有残留的被腐蚀物质;同时要求套合准确,无沾污等.但在光刻过程中常会出现浮胶、毛刺、钻蚀、针孔和小岛等缺陷.本结讨论这些缺陷产生的原因及其对器件特性的影响.1、浮胶浮胶就是在显影或腐蚀过程中,由于化学试剂不断侵入光刻胶膜与SIO2或其他薄膜间的界面,引起抗蚀剂胶膜皱起或剥落的现象.光刻时产生浮胶,将严重影响光刻图形的质量,甚至造成整批硅片的报废.产生浮胶的原因往往和胶膜与似底的粘附性有密切关系.(1) 显影时产生的原因①涂胶前硅片表面不清洁,沾有油污或水汽,使胶膜表面间沾污不良。
②光刻配制有误或胶液陈旧变质,胶的光化学反应性能不好,与硅片表面粘附能力差。
③前烘时间不足或过度。
④暴光不足,光化学反应不彻底,部分胶膜容于显影液中,引起浮胶。
⑤显影时间过长。
(2)腐蚀时产生浮胶的原因①坚膜不足,胶膜没有烘透,沾附性差,在腐蚀液作用下引起浮胶。
②腐蚀液配比不当。
如腐蚀的氢氟酸缓冲腐蚀液中氢化铵太少,腐蚀液活泼性太强。
③腐蚀温度太高或太低。
温度太低,腐蚀时间太长,腐蚀液穿透或从胶膜底部渗入,引起浮胶,温度太高,则腐蚀液活泼性强,也可能产生浮胶。
此外,显影时产生浮胶的因素也可能造成腐蚀时浮胶。
腐蚀时浮胶会使掩蔽区的氧化层受到严重破坏。
在光刻时必须加以注意。
2、毛刺和钻蚀腐蚀时,如果腐蚀液渗入光刻胶膜的边缘,使图形边缘受到腐蚀,从而破坏掩蔽扩散的氧化层或捛条的完整性。
若渗透腐蚀较轻,图形边缘出现针状的局部破坏,习惯上称为毛刺。
若图形边缘腐蚀严重,出现锯齿状或花斑状的破坏,称为钻蚀。
当SIO2掩蔽膜窗口存在毛刺和钻蚀时,会引起侧面扩散结特性变坏,影响器件的成品率和可靠性。
产生毛刺或钻蚀的原因有:①基片表面不清洁,存在油污,灰尘或水汽,使光刻胶和氧化层粘附不良,引起毛刺或局部钻蚀。
②氧化层表面存在磷硅玻璃,特别是磷的浓度较大时,表面与光刻胶粘附性不好,耐腐蚀性能差,容易造成钻蚀。
③光刻胶中存在颗粒状物质,造成局部粘附不良。
④对于光聚合型光刻胶,暴光不足,显影时产生钻溶,腐蚀时造成毛刺或钻蚀。
⑤显影时过长,图形边缘发生钻溶,腐蚀时造成钻溶。
⑥掩模图形的边缘有毛刺状缺陷,以及硅片表面有突起或固体颗粒,在对准定位时掩模与硅片表面间有摩擦,使图形的边缘有划痕,腐蚀时产生毛刺。
3、针孔在光刻图形外面的氧化层上,经光刻后会出现直径为微米数量级的小孔洞,称为针孔。
针孔的存在,将使氧化层不能有效地起到杂质扩散的掩蔽作用和绝缘作用。
在平面器件生产中,尤其对集成电路和大功率器件,氧化层针孔是影响成品率的主要因素。
例如,光刻集成电路隔离槽时,在隔离区上的针孔经隔离扩散后会形成P型管道,将使晶体管的集电结结面不平整,甚至造成基区与村底路。
对于大功率平面晶体官,光刻引线孔时,在延伸电极处的SIO2,膜上产生针孔,则会造成金属化电极与集电区之间的短路,因此,在大功率晶体管和集成电路产生中,往往在刻引线孔之后,进行低温沉积SIO2,然后套引线孔,以减少氧化层针孔。
光刻时产生针孔的原因有:①氧化硅薄膜表面有尘土、石英屑、硅渣等外来颗粒,使得涂胶与基片表面未充分沾润,留有未覆盖的小区域,腐蚀时产生针孔。
②光刻胶中含有固体颗粒,影响暴光效果,显影时剥落,腐蚀时产生针孔。
③光刻胶模本身抗蚀能力差,或胶模太薄,腐蚀液局部穿透胶模,造成针孔。
④前烘不足,残存溶剂阻碍抗腐蚀剂挥发过快而鼓泡,腐蚀时产生针孔。