光刻膠原料是光刻膠產(chǎn)業(yè)的重要環(huán)節(jié),原料的品質(zhì)也決定了光刻膠產(chǎn)品品質(zhì)。光刻膠上游原材料是指光刻膠化學(xué)品一級原料,可以細(xì)分為感光劑、溶劑、成膜樹脂及添加劑(助劑、單體等)。在典型的光刻膠組分中,一般溶劑含量占到65%-90%,成膜樹脂占5%-25%,感光劑及添加劑占15%以下。我國對光刻膠及化學(xué)品的研究起步較晚,盡管取得了一定成果,但技術(shù)水平仍與國際水平相差較大,作為原料的主要化學(xué)品仍然需要依賴進(jìn)口。同時在當(dāng)前市場中,受光刻膠產(chǎn)品特性影響,光刻膠用原材料更偏向于客制化產(chǎn)品,原材料需要滿足特定的分析結(jié)構(gòu)、分子量、純度以及粒徑控制等。先進(jìn)光刻技術(shù)推動了摩爾定律的延續(xù)。廣州激光器光刻

雙面鍍膜光刻是針對硅及其它半導(dǎo)體基片發(fā)展起來的加工技術(shù)。在基片兩面制作光刻圖樣并且實(shí)現(xiàn)映射對準(zhǔn)曝光,如果圖樣不是軸向?qū)ΨQ的,往往需要事先設(shè)計(jì)圖樣成鏡像關(guān)系的兩塊掩模板,每塊掩模板用于基片一個表面的曝光,加工設(shè)備的高精度掩模—基片對準(zhǔn)技術(shù)是關(guān)鍵。對于玻璃基片,設(shè)計(jì)對準(zhǔn)標(biāo)記并充分利用其透明屬性,可以方便對準(zhǔn)操作,提高對準(zhǔn)精度。光學(xué)玻璃基片,表面光潔度不如晶圓,需要事先經(jīng)過光學(xué)拋光的工藝處理。玻璃基片的透光性是個可利用的屬性,物鏡可以直接透過基片看到掩模板的對準(zhǔn)標(biāo)記。數(shù)字顯微鏡可以不斷變焦觀察掩模板和基片的對準(zhǔn)情形,不再以關(guān)聯(lián)物鏡參照系的數(shù)字存儲圖像為基準(zhǔn),則調(diào)焦引起的物鏡抖動對于對準(zhǔn)精度不再發(fā)生作用。這就是玻璃基片的透明屬性帶來的好處。福建接觸式光刻高通量光刻技術(shù)提升了生產(chǎn)效率,降低了成本。

基于光刻工藝的微納加工技術(shù)主要包含以下過程:掩模(mask)制備、圖形形成及轉(zhuǎn)移(涂膠、曝光、顯影)、薄膜沉積、刻蝕、外延生長、氧化和摻雜等。在基片表面涂覆一層某種光敏介質(zhì)的薄膜(抗蝕膠),曝光系統(tǒng)把掩模板的圖形投射在(抗蝕膠)薄膜上,光(光子)的曝光過程是通過光化學(xué)作用使抗蝕膠發(fā)生光化學(xué)作用,形成微細(xì)圖形的潛像,再通過顯影過程使剩余的抗蝕膠層轉(zhuǎn)變成具有微細(xì)圖形的窗口,后續(xù)基于抗蝕膠圖案進(jìn)行鍍膜、刻蝕等可進(jìn)一步制作所需微納結(jié)構(gòu)或器件。
當(dāng)圖形尺寸大于3μm時,濕法刻蝕廣用于半導(dǎo)體生產(chǎn)的圖形化過程。濕法刻蝕具有非常好的選擇性和高刻蝕速率,這根據(jù)刻蝕劑的溫度和厚度而定。比如,氫氟酸(HF)刻蝕二氧化硅的速度很快,但如果單獨(dú)使用卻很難刻蝕硅。因此在使用氫氟酸刻蝕硅晶圓上的二氧化硅層時,硅襯底就能獲得很高的選擇性。相對于干法刻蝕,濕法刻蝕的設(shè)備便宜很多,因?yàn)樗恍枰婵?、射頻和氣體輸送等系統(tǒng)。然而當(dāng)圖形尺寸縮小到3μm以下時,由于濕法刻蝕為等向性刻蝕輪廓(見圖2),因此繼續(xù)使用濕法刻蝕作為圖形化刻蝕就變得非常困難,利用濕法刻蝕處理圖形尺寸小于3μm的密集圖形是不可能的。由于等離子體刻蝕具有非等向性刻蝕輪廓,在更精密的圖形化刻蝕中,等離子體刻蝕就逐漸取代了濕法刻蝕。濕法刻蝕因高選擇性被用于剝除晶圓表面的整面全區(qū)薄膜。濕法蝕刻工藝的原理是使用化學(xué)溶液將被刻蝕固體材料轉(zhuǎn)化為液體化合物。

光刻膠旋涂是特別是厚膠的旋涂和方形襯底勻膠時,會在襯底的邊緣形成膠厚的光刻膠邊即是所謂的邊膠,即光刻膠的邊緣突起,在使用接觸式光刻的情況下會導(dǎo)致光刻膠曝光的圖案分辨率低、尺寸誤差大或顯影后圖案的側(cè)壁不陡直等。如果無法通過自動化設(shè)備完成去邊角工藝(EBR)的話,以通過以下措施幫助減少/消除邊膠:盡可能使用圓形基底;使用高加速度,高轉(zhuǎn)速;在前烘前等待一段時間;調(diào)整良好旋涂腔室保證襯底與襯底托盤之間緊密接觸;非圓形襯底:如有可能的話,可將襯底邊緣有邊珠的位置一起裁切掉,或用潔凈間的刷子將邊膠刷洗掉。速度和加速度是決定勻膠獲得薄膜厚度的關(guān)鍵因素。福建接觸式光刻
刻膠顯影完成后,圖形就基本確定,不過還需要使光刻膠的性質(zhì)更為穩(wěn)定。廣州激光器光刻
濕法蝕刻工藝的原理是使用化學(xué)溶液將被刻蝕固體材料轉(zhuǎn)化為液體化合物。選擇性非常高,是因?yàn)樗褂玫母g液可以非常精確地腐蝕特定薄膜。對于大多數(shù)刻蝕方案,選擇性大于100:1。濕法腐蝕必須滿足以下要求:1.不得腐蝕掩模層;2.選擇性必須高;3.蝕刻過程必須能夠通過用水稀釋來停止;4.反應(yīng)產(chǎn)物是氣態(tài)的少;5.整個過程中的蝕刻速率始終保持恒定;6.反應(yīng)產(chǎn)物一般是可溶,以避免顆粒;7.環(huán)境安全和廢液易于處置。光刻膠的粘度是一個非常重要的參數(shù),它對指導(dǎo)光刻膠的涂膠至為重要。黏度(viscosity)用于衡量光刻膠液體的可流動性。廣州激光器光刻