光刻技术

光刻掩模版的制造

制版工艺简介

掩膜版上保护膜：使外来物品无法聚焦在晶片上。

铬版的制备技术

  • 由于金属铬膜与相应的玻璃衬底有很强的粘附性能，因此牢固度高，而且金属铬质地坚硬，使得铬版非常耐磨，使用寿命很长。
  • 图形失真小，分辨率极高。
  • 铬膜的光学密度大，0.08μm厚的铬膜就可达到4μm乳胶膜的光学密度，由于衬底是透明玻璃，所以反差极好。
  • 铬版掩模经长时间使用，其图形的尺寸变化较少而且制作时出现的缺陷很少。

彩色版制备技术

彩色版是一种采用新型的透明或半透明掩模，因有颜色，即俗称彩色版，它可克服超微粒干版缺陷多，耐磨性差及铬版针孔多、易反光、不易对准等缺点。

彩色版种类很多，有氧化铁版、硅版、氧化铬版、氧化亚铜版等，目前应用较广的是氧化铁彩色版。

氧化铁彩色版的优点：

  • 在观察光源波长下是透明的，而在曝光光源波长下是不透的。由于这一特性，掩模对可见光透明而阻挡紫外线通过，因而允许在光刻时通过掩模直接观察片子上的图形。
  • 具有较低的反射率，在接触曝光时，由于掩模与片子之间的多次反射从而降低了铬掩模的有效分辨率，由于氧化铁掩模的反射率低，与正性胶配合能获得0.5~1μm的条宽。因此制得的氧化铁掩模版具有较高的分辨率。
  • 氧化铁版由于是吸收（而不是反射）不需要的光，因而克服了光晕效应，加强了对反射性衬底的对比度，有利于精细线条光刻。
  • 氧化铁结构致密且无定形，针孔少。
  • 氧化铁是比较耐磨的掩模材料。
  • 复印腐蚀特性比较好，在一定程度上减少了掩模缺陷。

光刻胶

组成

  • 溶剂：使光刻胶具有流动性，易挥发，对于光刻胶的化学性质几乎没有影响。
  • 树脂：把光刻胶中的不同材料聚在一起的粘合剂
  • 感光剂：光刻胶材料中的光敏成分，对光能发生光化学反应
  • 添加剂：控制光刻胶材料特殊方面的化学物质

分类

正胶

正性光刻胶经紫外光曝光后，经历了一种光化学反应，使原来难以被显影液溶解的特性变得可溶解。显影后与掩膜版相同的图形留在光刻胶上。

正胶示意图

负胶

负性光刻胶经紫外光曝光后发生交联反应并会硬化，使原来可以被显影液溶解的成分变得不可溶解。显影后与掩膜版相反的图形留在光刻胶上。

负胶示意图

对比

胶体类型 优点 缺点
正胶 显影容易，图形边缘齐，无溶涨现象，光刻的分辨率高，去胶也较容易 粘附能力差，易造成钻蚀
负胶 粘附能力好，抗蚀性强 边界不齐，分辨率低，不易去胶

紫外曝光系统

曝光系统类型

接近式存在边缘光衍射问题

光刻机

平面工艺诞生以来，光刻设备可以分为五代。每一代又以那个时期获得CD和分辨率所需的设备类型为代表。这五个精细光刻时代的代表是：

  • 接触式光刻机
  • 接近式光刻机
  • 扫描投影光刻机
  • 分步重复投影光刻机
  • 步进扫描光刻机