广州材料刻蚀技术 广东省科学院半导体研究所供应

光刻工艺就是将光学掩膜版的图形转移至光刻胶中。掩膜版按基板材料分为树脂和玻璃基板，其中玻璃基板又包含石英玻璃，硅硼玻璃，苏打玻璃等，石英玻璃硬度高，热膨胀系数低但价格较高等主要用于高精度领域；按光学掩膜版的遮光材料可分为乳胶遮光模和硬质遮光膜，硬质遮光膜又细分为铬，硅，硅化钼，氧化铁等。在半导体领域，铬-石英版因其性能稳定，耐用性，精度高等在该领域被广泛应用。我国的光学掩膜版制作始于20世纪60年代，当时基板主要进口日本“樱花”玻璃及美国柯达玻璃。1978年，我国大连玻璃厂当时实现制版玻璃的产业化，成品率10%左右。80年代后期，基板主要采用平拉玻璃。到90年代，浮法玻璃技术技术较为成熟，开始使用浮法玻璃作为基板，2005年使用超白浮法玻璃作为基板。2010年以后，光掩模基板石英玻璃开始投产，其质量能基本满足IC产业光掩模版基板的高精度需求。随着市场对大直径硅片的需求，大尺寸玻璃基板也同时趋向于大型化，对光掩模石英玻璃基板也提出了更高的要求。半导体中常见的湿法腐蚀主要可分为化学腐蚀与电化学腐蚀。广州材料刻蚀技术

二氧化硅的湿法刻蚀通常使用HF。因为1∶1的HF（H2O中49%的HF）在室温下刻蚀氧化物速度过快，所以很难用1∶1的HF控制氧化物的刻蚀。一般用水或缓冲溶剂如氟化铵（NH4F）进一步稀释HF降低氧化物的刻蚀速率，以便控制刻蚀速率和均匀性。氧化物湿法刻蚀中所使用的溶液通常是6∶1稀释的HF缓冲溶液，或10∶1和100∶1的比例稀释后的HF水溶液。的半导体制造中，每天仍进行6∶1的缓冲二氧化硅刻蚀（BOE）和100∶1的HF刻蚀。如果监测CVD氧化层的质量，可以通过比较CVD二氧化硅的湿法刻蚀速率和热氧化法生成的二氧化硅湿法刻蚀速率，这就是所谓的湿法刻蚀速率比。热氧化之前，HF可用于预先剥除硅晶圆表面上的原生氧化层。广州感应耦合等离子刻蚀材料刻蚀精确控制光刻环境是确保产品一致性的关键。

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。

双面镀膜光刻是针对硅及其它半导体基片发展起来的加工技术。在基片两面制作光刻图样并且实现映射对准曝光，如果图样不是轴向对称的，往往需要事先设计图样成镜像关系的两块掩模板，每块掩模板用于基片一个表面的曝光，加工设备的高精度掩模—基片对准技术是关键。对于玻璃基片，设计对准标记并充分利用其透明属性，可以方便对准操作，提高对准精度。光学玻璃基片，表面光洁度不如晶圆，需要事先经过光学抛光的工艺处理。玻璃基片的透光性是个可利用的属性，物镜可以直接透过基片看到掩模板的对准标记。数字显微镜可以不断变焦观察掩模板和基片的对准情形，不再以关联物镜参照系的数字存储图像为基准，则调焦引起的物镜抖动对于对准精度不再发生作用。这就是玻璃基片的透明属性带来的好处。图形反转胶的显影过程。

通过光刻技术制作出的微纳结构需进一步通过刻蚀或者镀膜，才可获得所需的结构或元件。刻蚀技术，是按照掩模图形对衬底表面或表面覆盖薄膜进行选择性腐蚀或剥离的技术，可分为湿法刻蚀和干法刻蚀。湿法刻蚀较普遍、也是成本较低的刻蚀方法，大部份的湿刻蚀液均是各向同性的，换言之，对刻蚀接触点之任何方向腐蚀速度并无明显差异。而干刻蚀采用的气体，或轰击质量颇巨，或化学活性极高，均能达成刻蚀的目的。其较重要的优点是能兼顾边缘侧向侵蚀现象极微与高刻蚀率两种优点。干法刻蚀能够满足亚微米/纳米线宽制程技术的要求，且在微纳加工技术中被大量使用。光刻机经历了5代产品发展，每次改进和创新都提升了光刻机所能实现的工艺节点。广州Si材料刻蚀

随着制程节点的缩小，光刻难度呈指数级增长。广州材料刻蚀技术

厚胶光学光刻具有工艺相对简单、与现有IC工艺流程兼容性好、制作成本低等优点，是用来制作大深度微光学、微机械、微流道结构元件的一种很重要的方法和手段，具有广阔的应用前景，因而是微纳加工技术研究中十分活跃的领域。厚胶光刻是一个多参量的动态变化过程，多种非线性畸变因素的存在，使得对其理论和实验的研究，与薄胶相比要复杂得多。厚层光刻胶显影后抗蚀剂浮雕轮廓不仅可以传递图形，而且可以直接作为工作部件、微机械器件封装材料等。例如SU—8光刻胶具有良好的力学特性，可直接作为微齿轮、微活塞等部件的工作材料。随着厚胶光学光刻技术的成熟和完善，该技术不仅可以制作大深度、大深宽比台阶型微结构元件，而且可以制作大深度连续面形微结构元件。广州材料刻蚀技术