广州低线宽光刻 广东省科学院半导体研究所供应

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。光刻过程中需确保光源、掩模和硅片之间的高精度对齐。广州低线宽光刻

泛曝光是在不使用掩膜的曝光过程，会对未暴露的光刻胶区域进行曝光，从而可以在后续的显影过程被溶解显影。为了使光刻胶轮廓延伸到衬底，(衬底附近)光刻胶区域也应获得足够的曝光剂量。泛曝光的剂量过大并不会影响后续的工艺过程，因为曝光区域的光刻胶在反转烘烤过程中已经不再感光。因此，我们建议泛曝光的剂量至少是在正胶工艺模式下曝光相同厚度的光刻胶胶膜所需要剂量的两到三倍。特别是在厚胶的情况下(>3um胶厚)，在泛曝光时下面这些情况也要考虑同样的事情，这也与后正胶的曝光相关:由于光刻胶在反转烘烤步骤后是不含水分，而DNQ基光刻胶的曝光过程是需要水的，因此在泛曝光前光刻胶也需时间进行再吸水过程。由于泛曝光的曝光剂量较大，曝光过程中氮的释放可能导致气泡或裂纹的形成。广州微纳光刻二氧化硅的湿法刻蚀通常使用HF。

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。

剥离工艺（lift-off）是指在有光刻胶图形的掩膜上镀膜后，再去除光刻胶获得图案化的金属的工艺。在剥离工艺中，有几种关键因素影响得到的金属形貌。1.光刻胶的厚度。光刻胶厚度需大于金属厚度，一般光刻胶厚度在金属厚度的三倍以上胶面上的金属更易成功剥离。2.光刻胶种类。紫外光刻中，正胶光刻胶一般为“正梯形”，负胶光刻胶侧壁形貌一般为“倒梯性”。“倒梯形”的光刻胶更容易剥离，故在剥离工艺中常使用负胶。3.镀膜工艺。蒸发镀膜相比溅射镀膜在光刻胶侧壁更少镀上金属，因此蒸发镀膜更易剥离。对于透明基片的双面光刻加工，其准标记可灵活设计。

当图形尺寸大于3μm时，湿法刻蚀广用于半导体生产的图形化过程。湿法刻蚀具有非常好的选择性和高刻蚀速率，这根据刻蚀剂的温度和厚度而定。比如，氢氟酸（HF）刻蚀二氧化硅的速度很快，但如果单独使用却很难刻蚀硅。因此在使用氢氟酸刻蚀硅晶圆上的二氧化硅层时，硅衬底就能获得很高的选择性。相对于干法刻蚀，湿法刻蚀的设备便宜很多，因为它不需要真空、射频和气体输送等系统。然而当图形尺寸缩小到3μm以下时，由于湿法刻蚀为等向性刻蚀轮廓（见图2），因此继续使用湿法刻蚀作为图形化刻蚀就变得非常困难，利用湿法刻蚀处理图形尺寸小于3μm的密集图形是不可能的。由于等离子体刻蚀具有非等向性刻蚀轮廓，在更精密的图形化刻蚀中，等离子体刻蚀就逐渐取代了湿法刻蚀。湿法刻蚀因高选择性被用于剥除晶圆表面的整面全区薄膜。图形反转胶的显影过程。广州光刻加工工厂

湿法蚀刻工艺的原理是使用化学溶液将被刻蚀固体材料转化为液体化合物。广州低线宽光刻

光刻对准技术是曝光前一个重要步骤作为光刻的三大主要技术之一，一般要求对准精度为细线宽尺寸的1/7---1/10。随着光刻分辨力的提高，对准精度要求也越来越高，例如针对45am线宽尺寸，对准精度要求在5am左右。受光刻分辨力提高的推动，对准技术也经历迅速而多样的发展。从对准原理上及标记结构分类，对准技术从早期的投影光刻中的几何成像对准方式，包括视频图像对准、双目显微镜对准等，一直到后来的波带片对准方式、干涉强度对准、激光外差干涉以及莫尔条纹对准方式。广州低线宽光刻