曝光顯影后存留在光刻膠上的圖形(被稱為當(dāng)前層(currentlayer)必須與晶圓襯底上已有的圖形(被稱為參考層(referencelayer))對準(zhǔn)。這樣才能保證器件各部分之間連接正確。對準(zhǔn)誤差太大是導(dǎo)致器件短路和斷路的主要原因之一,它極大地影響器件的良率。在集成電路制造的流程中,有專門的設(shè)備通過測量晶圓上當(dāng)前圖形(光刻膠圖形)與參考圖形(襯底內(nèi)圖形)之間的相對位置來確定套刻的誤差(overlay)。套刻誤差定量地描述了當(dāng)前的圖形相對于參考圖形沿X和Y方向的偏差,以及這種偏差在晶圓表面的分布。與圖形線寬(CD)一樣,套刻誤差也是監(jiān)測光刻工藝好壞的一個關(guān)鍵指標(biāo)。理想的情況是當(dāng)前層與參考層的圖形正對準(zhǔn),即套刻誤差是零。為了保證設(shè)計在上下兩層的電路能可靠連接,當(dāng)前層中的某一點與參考層中的對應(yīng)點之間的對準(zhǔn)偏差必須小于圖形間距的1/3。在曝光這一步中,將使用特定波長的光對覆蓋襯底的光刻膠進行選擇性地照射。接觸式光刻工藝

氧等離子去膠是利用氧氣在微波或射頻發(fā)生器的作用下產(chǎn)生氧等離子體,具有活性的氧等離子體與有機聚合物發(fā)生氧化反應(yīng),是的有機聚合物被氧化成水汽和二氧化碳等排除腔室,從而達到去除光刻膠的目的,這個過程我們有時候也稱之為灰化或者掃膠。氧等離子去膠相比于濕法去膠工藝更為簡單、適應(yīng)性更好。市面上常見氧等離子去膠機按照頻率可分為微波等離子去膠機和射頻等離子去膠機兩種,微波等離子去膠機的工作頻率更高,更高的頻率決定了等離子體擁有更高的激子濃度、更小的自偏壓,更高的激子濃度決定了去膠速度更快,效率更高;更低的自偏壓決定了其對襯底的刻蝕效應(yīng)更小,也意味著去膠過程中對襯底無損傷,而射頻等離子去膠機其工作原理與刻蝕機相似,結(jié)構(gòu)上更加簡單。廣州材料刻蝕加工平臺光刻過程中,光源的純凈度至關(guān)重要。

濕法刻蝕是集成電路制造工藝采用的技術(shù)之一。雖然由于受其刻蝕的各向同性的限制,使得大部分的濕法刻蝕工藝被具有各向異性的干法刻蝕替代,但是它在尺寸較大的非關(guān)鍵層清洗中依然發(fā)揮著重要的作用。尤其是在對氧化物去除殘留與表皮剝離的刻蝕中,比干法刻蝕更為有效和經(jīng)濟。濕法刻蝕的對象主要有氧化硅、氮化硅、單晶硅或多晶硅等。濕法刻蝕氧化硅通常采用氫氟酸(HF)為主要化學(xué)載體。為了提高選擇性,工藝中采用氟化銨緩沖的稀氫氟酸。為了保持pH值穩(wěn)定,可以加入少量的強酸或其他元素。摻雜的氧化硅比純氧化硅更容易腐蝕。濕法化學(xué)剝離(WetRemoval)主要是為了去除光刻膠和硬掩模(氮化硅)。熱磷酸(H3PO4)是濕法化學(xué)剝離去除氮化硅的主要化學(xué)液,對于氧化硅有較好的選擇比。在進行這類化學(xué)剝離工藝前,需要將附在表面的氧化硅用HF酸進行預(yù)處理,以便將氮化硅均勻地消除掉。
光刻機經(jīng)歷了5代產(chǎn)品發(fā)展,每次改進和創(chuàng)新都明顯提升了光刻機所能實現(xiàn)的工藝節(jié)點。為接觸式光刻機。曝光方式為掩模版與半導(dǎo)體基片之間靠控制真空度實現(xiàn)緊密接觸,使用光源分別為g線和i線。接觸式光刻機由于掩模與光刻膠直接接觸,所以易受污染,掩模版和基片容易受到損傷,掩模版壽命短。第二代為接近式光刻機。曝光方式為掩模版與半導(dǎo)體基片之間有微米級別的間隙,掩模版不容易受到損傷,掩模版壽命長,但掩模版與基片之間的間隙也導(dǎo)致成像質(zhì)量受到影響,分辨率下降。干法刻蝕能夠滿足亞微米/納米線寬制程技術(shù)的要求,且在微納加工技術(shù)中被大量使用。

濕法腐蝕是利用腐蝕液和基片之間的化學(xué)反應(yīng)。采用這種方法,雖然各向異性刻蝕并非不可能,但比各向同性刻蝕要困難得多。溶液和材料的組合有很多限制,必須嚴格控制基板溫度、溶液濃度、添加量等條件。無論條件調(diào)整得多么精細,濕法蝕刻都難以實現(xiàn)1μm以下的精細加工。其原因之一是需要控制側(cè)面蝕刻。側(cè)蝕是一種也稱為底切的現(xiàn)象。即使希望通過濕式蝕刻在垂直方向(深度方向)溶解材料,也不可能完全防止溶液腐蝕側(cè)面,因此材料在平行方向的溶解將不可避免地進行。由于這種現(xiàn)象,濕蝕刻隨機產(chǎn)生比目標(biāo)寬度窄的部分。這樣,在加工需要精密電流控制的產(chǎn)品時,再現(xiàn)性低,精度不可靠。每一代光刻機的進步都伴隨著挑戰(zhàn)與突破。接觸式光刻工藝
新型光刻材料正在逐步替代傳統(tǒng)光刻膠。接觸式光刻工藝
UV-LED光源作為一種新興光源,近幾年技術(shù)獲得了極大的進步,在光刻機上同樣作為光源使用。與傳統(tǒng)汞燈相比,具有光強更高、穩(wěn)定性更好的特點,可節(jié)省電能約50%,壽命延長5倍~10倍。一支汞燈的使用壽命通常在800~1000h,在進行工業(yè)生產(chǎn)中,通常24h保持工作狀態(tài),能耗極大,隨著持續(xù)使用光強快速衰減,需要根據(jù)工藝需求不斷對汞燈位置進行校正,調(diào)節(jié)光強大小以滿足曝光時光強求。UV-LED光源采用電子快門技術(shù),曝光結(jié)束后LED自動關(guān)閉,間斷性的使用極大地延長了LED的使用時間,曝光光強可以通過調(diào)節(jié)燈珠功率實現(xiàn),操作簡單方便。套刻精度(OverlayAccuracy)的基本含義是指前后兩道光刻工序之間兩者圖形的對準(zhǔn)精度,如果對準(zhǔn)的偏差過大,就會直接影響產(chǎn)品的良率。一般光刻機廠商會提供每臺設(shè)備的極限套刻精度。套刻精度作為是光刻機的另一個非常重要的技術(shù)指標(biāo),不同光刻機會采用不同的對準(zhǔn)系統(tǒng),與此同時每層圖形的對準(zhǔn)標(biāo)記也有所不同。
接觸式光刻工藝