所有實際電子束曝光、顯影后圖形的邊緣要往外擴展,這就是所謂的“電子束鄰近效應(yīng)。同時,半導(dǎo)體基片上如果有絕緣的介質(zhì)膜,電子通過它時也會產(chǎn)生一定量的電荷積累,這些積累的電荷同樣會排斥后續(xù)曝光的電子,產(chǎn)生偏移,而不導(dǎo)電的絕緣體(如玻璃片)肯定不能采用電子束曝光。還有空間交變磁場、實驗室溫度變化等都會引起電子束曝光產(chǎn)生“漂移”現(xiàn)象。因此,即使擁有2nm電子束斑的曝 光 系統(tǒng),要曝光出50nm以下的圖形結(jié)構(gòu)也不容易。麻省理工學(xué)院(MIT)已經(jīng)采用的電子束光刻技術(shù)分辨率將推進到9nm。電子束直寫光刻可以不需要光刻膠涂覆后,在硅片邊緣的正反兩面都會有光刻膠的堆積。南通常見光刻系統(tǒng)選擇
b、接近式曝光(Proximity Printing)。掩膜板與光刻膠層的略微分開,大約為10~50μm??梢员苊馀c光刻膠直接接觸而引起的掩膜板損傷。但是同時引入了衍射效應(yīng),降低了分辨率。1970后適用,但是其最大分辨率*為2~4μm。c、投影式曝光(Projection Printing)。在掩膜板與光刻膠之間使用透鏡聚集光實現(xiàn)曝光。一般掩膜板的尺寸會以需要轉(zhuǎn)移圖形的4倍制作。優(yōu)點:提高了分辨率;掩膜板的制作更加容易;掩膜板上的缺陷影響減小。投影式曝光分類:常州省電光刻系統(tǒng)規(guī)格尺寸方法:a、氣相成底膜的熱板涂底。HMDS蒸氣淀積,200~250C,30秒鐘;
顯影中的常見問題:a、顯影不完全(Incomplete Development)。表面還殘留有光刻膠。顯影液不足造成;b、顯影不夠(Under Development)。顯影的側(cè)壁不垂直,由顯影時間不足造成;c、過度顯影(Over Development)??拷砻娴墓饪棠z被顯影液過度溶解,形成臺階。顯影時間太長。硬烘方法:熱板,100~130C(略高于玻璃化溫度Tg),1~2分鐘。目的:a、完全蒸發(fā)掉光刻膠里面的溶劑(以免在污染后續(xù)的離子注入環(huán)境,例如DNQ酚醛樹脂光刻膠中的氮會引起光刻膠局部爆裂);
光刻膠(Photoresist)又稱光致抗蝕劑,是指通過紫外光、電子束、離子束、X射線等的照射或輻射,其溶解度發(fā)生變化的耐蝕劑刻薄膜材料。由感光樹脂、增感劑和溶劑3種主要成分組成的對光敏感的混合液體。在光刻工藝過程中,用作抗腐蝕涂層材料。半導(dǎo)體材料在表面加工時,若采用適當(dāng)?shù)挠羞x擇性的光刻膠,可在表面上得到所需的圖像。光刻膠按其形成的圖像分類有正性、負性兩大類。在光刻膠工藝過程中,涂層曝光、顯影后,曝光部分被溶解,未曝光部分留下來,該涂層材料為正性光刻膠。如果曝光部分被保留下來,而未曝光被溶解,該涂層材料為負性光刻膠。按曝光光源和輻射源的不同,又分為紫外光刻膠(包括紫外正、負性光刻膠)、深紫外光刻膠、X-射線膠、電子束膠、離子束膠等。光刻是平面型晶體管和集成電路生產(chǎn)中的一個主要工藝。
兩種工藝常規(guī)光刻技術(shù)是采用波長為2000~4500埃的紫外光作為圖像信息載體,以光致抗蝕劑為中間(圖像記錄)媒介實現(xiàn)圖形的變換、轉(zhuǎn)移和處理,**終把圖像信息傳遞到晶片(主要指硅片)或介質(zhì)層上的一種工藝。在廣義上,它包括光復(fù)印和刻蝕工藝兩個主要方面。①光復(fù)印工藝:經(jīng)曝光系統(tǒng)將預(yù)制在掩模版上的器件或電路圖形按所要求的位置,精確傳遞到預(yù)涂在晶片表面或介質(zhì)層上的光致抗蝕劑薄層上。②刻蝕工藝:利用化學(xué)或物理方法,將抗蝕劑薄層未掩蔽的晶片表面或介質(zhì)層除去,從而在晶片表面或介質(zhì)層上獲得與抗蝕劑薄層圖形完全一致的圖形。集成電路各功能層是立體重疊的,因而光刻工藝總是多次反復(fù)進行。例如,大規(guī)模集成電路要經(jīng)過約10次光刻才能完成各層圖形的全部傳遞。在狹義上,光刻工藝*指光復(fù)印工藝,即從④到⑤或從③到⑤的工藝過程優(yōu)點:涂底均勻、避免顆粒污染;b、旋轉(zhuǎn)涂底。缺點:顆粒污染、涂底不均勻、HMDS用量大。常熟常見光刻系統(tǒng)批量定制
關(guān)鍵尺寸控片(Critical Dimension MC):用于光刻區(qū)關(guān)鍵尺寸穩(wěn)定性的監(jiān)控;南通常見光刻系統(tǒng)選擇
浸沒式光刻機是通過在物鏡與晶圓之間注入超純水,等效縮短光源波長并提升數(shù)值孔徑,從而實現(xiàn)更高分辨率的半導(dǎo)體制造**設(shè)備。2024年9月工信部文件顯示,國產(chǎn)氟化氬浸沒式光刻機套刻精度已達到≤8nm水平。該技術(shù)研發(fā)涉及浸液系統(tǒng)、光學(xué)控制等多項復(fù)雜工藝,林本堅團隊在浸液系統(tǒng)領(lǐng)域取得關(guān)鍵突破。目前國產(chǎn)ArF光刻機在成熟制程(如28nm)上有應(yīng)用潛力,但與ASML同類產(chǎn)品仍存在代差 [1]。通過浸液系統(tǒng)在物鏡和晶圓之間填充超純水,將193nm的氟化氬激光等效縮短為134nm波長,同時將數(shù)值孔徑提升至1.35以上,***增強光刻分辨率 [1]。該技術(shù)相比干式光刻機,可突破物理衍射極限。南通常見光刻系統(tǒng)選擇
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