广州光刻加工平台 广东省科学院半导体研究所供应

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。光刻技术不断进化，向着更高集成度和更低功耗迈进。广州光刻加工平台

刻胶显影完成后，图形就基本确定，不过还需要使光刻胶的性质更为稳定。硬烘干可以达到这个目的，这一步骤也被称为坚膜。在这过程中，利用高温处理，可以除去光刻胶中剩余的溶剂、增强光刻胶对硅片表面的附着力，同时提高光刻胶在随后刻蚀和离子注入过程中的抗蚀性能力。另外，高温下光刻胶将软化，形成类似玻璃体在高温下的熔融状态。这会使光刻胶表面在表面张力作用下圆滑化，并使光刻胶层中的缺陷减少，这样修正光刻胶图形的边缘轮廓。广州微纳加工平台光刻胶根据其感光树脂的化学结构也可以分为光交联性、光聚合型、光分解型和化学放大型。

氧等离子去胶是利用氧气在微波或射频发生器的作用下产生氧等离子体，具有活性的氧等离子体与有机聚合物发生氧化反应，是的有机聚合物被氧化成水汽和二氧化碳等排除腔室，从而达到去除光刻胶的目的，这个过程我们有时候也称之为灰化或者扫胶。氧等离子去胶相比于湿法去胶工艺更为简单、适应性更好。市面上常见氧等离子去胶机按照频率可分为微波等离子去胶机和射频等离子去胶机两种，微波等离子去胶机的工作频率更高，更高的频率决定了等离子体拥有更高的激子浓度、更小的自偏压，更高的激子浓度决定了去胶速度更快，效率更高；更低的自偏压决定了其对衬底的刻蚀效应更小，也意味着去胶过程中对衬底无损伤，而射频等离子去胶机其工作原理与刻蚀机相似，结构上更加简单。

掩膜对准光刻及步进投影式光刻机中常用汞灯作为曝光光源，其发射光谱包括g-(波长435nm)、h-(波长405nm)和i-线(波长365nm)。一个配有350wHg灯的6英寸掩模对准器通常能获得大约光输出。15–30mw/cm2，i-线强度通常大约占全部三条线总光强的40%。LED作为近年来比较常见的UV光源在掩膜对准式光刻系统中比较常见，其相比于汞灯光源其优点是冷光源，不会对光刻胶产生辐照加热，避免光刻胶受热变形。除了Hg灯，具有合适波长的激光器也是光刻胶曝光的合适光源。由于光引发剂的光谱吸收带不会在某一特定波长突然终止，相应的适应剂量也会暴露在比数据表中所示范围高约10nm的波长处，但这延长了需要直写的时间。另外，在干涉光刻中也常常用的例如He-Cd（328nm）作为光源，其同样能对大部分i-线胶进行曝光。光刻误差校正技术明显提高了芯片制造的良品率。

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。光刻胶是微纳加工中微细图形加工的关键材料之一。广州数字光刻

图形反转胶的显影过程。广州光刻加工平台

显影速度：显影速率主要取决于使用的光刻胶和反转烘烤步骤的时间和温度。反转烘烤的温度越高、时间越长，光引发剂的热分解率就越高。在常规显影液中，显影速率>1um/min是比较常见的，但并不是每款胶都是这样的。底切结构的形成：过显的程度(光刻胶开始显影到显影完成的时间)对底切结构的形成有明显的影响。如图3所示，在充分显影后，随着显影时间的延长，底切的程度会表现更明显。对于实际应用中，建议30%的过度显影是个比较合适的节点：在高深宽比的应用中，必须注意，过度的底切结构有可能会导致光刻胶漂胶。足够的光刻胶厚度：在使用方向性比较好的镀膜方式中，镀膜材料的厚度甚至可以大于光刻胶的厚度。因为，蒸发的材料在空隙区域上缓慢地生长在一起，从而衬底上生长的材料形成一个下面大上面小的梯形截面结构。广州光刻加工平台