光刻工藝是一種很精密的技術(shù)，現(xiàn)在隨著成都鑫南光機械設(shè)備有限公司小編一起來看看四川光刻機的原理吧！

光刻工藝通過曝光的方法將掩模上的圖形轉(zhuǎn)移到涂覆于硅片表面的光刻膠上，然后通過顯影、刻蝕等工藝將圖形轉(zhuǎn)移到硅片上。

1、涂膠

要制備光刻圖形，首先就得在芯片表面制備一層均勻的光刻膠。截止至2000年5月23日，已經(jīng)申請的涂膠方面的美國**就達118項。在涂膠之前，對芯片表面進行清洗和干燥是必不可少的。目前涂膠的主要方法有：甩膠、噴膠和氣相沉積 ，但應(yīng)用*廣泛的還是甩膠。甩膠是利用芯片的高速旋轉(zhuǎn)，將多余的膠甩出去，而在芯片上留下一層均勻的膠層，通常這種方法可以獲得優(yōu)于+2%的均勻性（邊緣除外）。

2、四川光刻機之紫外光刻

目前占光刻技術(shù)主導地位的仍然是紫外光刻。按波長可分為紫外、深紫外和極紫外光刻。按曝光方式可分為接觸/接近式光刻和投影式光刻。接觸/接近式光刻通常采用汞燈產(chǎn)生的365~436nm的紫外波段，而投影式光刻通常采用準分子激光器產(chǎn)生的深紫外（248nm）和極紫外光（193nm 和157nm）。 2.1接觸/接近式光刻

接觸/接近式光刻是發(fā)展*早，也是*常見的曝光方式。它采用1：1方式復印掩膜版上的圖形，這類光刻機結(jié)構(gòu)簡單，價格便宜，發(fā)展也較成熟，缺點是分辨率不高，通常*高可達1um 左右。此外由于掩膜版直接和光刻膠接觸，會造成掩膜版的沾污。

365~436nm的紫外波段，而投影式光刻通常采用準分子激光器產(chǎn)生的深紫外（248nm）和極紫外光（193nm 和157nm）。 2.1接觸/接近式光刻

接觸/接近式光刻是發(fā)展*早，也是*常見的曝光方式。它采用1：1方式復印掩膜版上的圖形，這類光刻機結(jié)構(gòu)簡單，價格便宜，發(fā)展也較成熟，缺點是分辨率不高，通常*高可達1um 左右。此外由于掩膜版直接和光刻膠接觸，會造成掩膜版的沾污。 接觸% 接近式光刻機的分辨率由下式?jīng)Q定：

式中：λ為曝光的波長，F(xiàn)T為光刻膠的厚度，G為曝光時的接近距離。目前常用的光源為汞% 氙燈所產(chǎn)生的紫外光，常用的三個波段為436nm（g線）、405nm（h線）和365nm（i線）。由下圖可看出這三個波段的強度*高，且紫外光成本低，比較容易獲得，是接觸/接近式光刻的主要光源。

2.2投影式光刻

投影式光刻機在現(xiàn)代光刻中占主要地位，據(jù)調(diào)查顯示，投影式光刻機約占整個光刻設(shè)備市場份額的70%以上。其主要優(yōu)點是分辨率高，不沾污掩膜版，重復性好，但結(jié)構(gòu)復雜，價格昂貴。 投影式光刻機又分為掃描式和步進式，掃描式采用1：1光學鏡頭，由于掃描投影分辨率不高，約1um左右，加之1*掩膜制備困難，因此80年代中期后就逐步被步進投影光刻機所取代。步進投影光刻機采用縮小投影鏡頭，一般有4：1.5,1.10:1等。 3、粒子束光刻

由于光學光刻受分辨率限制，要得到分辨率更高的圖形只能求助于粒子束光刻，因此有人預(yù)言21世紀將是粒子束光刻的世紀。常見的粒子束光刻主要有X射線、電子束和離子束光刻。

3.1X射線光刻

X射線光刻技術(shù)是目前國外研究比較熱門的一種粒子束光刻技術(shù)，同光學曝光相比，X射線有著更短的波長，因此有可能獲得分辨率更高的圖形，目前被認為是100nm線條以下半導體器件制造的主要工具。它具有以下優(yōu)點：（1）景深容易控制；（2）視場大（可達50mm*50mm）；（3）: 射線對光刻工藝中的塵埃不敏感，因此成品率較高。

由于X射線的波長很短（通常為0.1~30nm），曝光時的衍射和散射幾乎可以忽略不計，因此可得到較高分辨率的圖形。X射線穿透力很強，目前多數(shù)的光學系統(tǒng)不能對它進行反射或折射，因此多采用接近式曝光。

3.2電子束光刻

電子束曝光技術(shù)是迄今為止分辨率*高的一種曝光手段。電子束光刻的優(yōu)點是（1）分辨率高；（2）不需要掩膜；（3）不受像場尺寸限制；（4）真空內(nèi)曝光，無污染；（5）由計算機控制，自動化程度高。

目前已研制出多種電子束納米曝光技術(shù)，如掃描透射電子顯微鏡（STEM）、掃描隧道顯微鏡（STM）、圓形束、成形束、投影曝光、微電子光柱等。其中STM的空間分辨率*高，橫向可達0.1nm，縱向優(yōu)于0.01nm，但由于電子束入射光刻膠和襯底后會產(chǎn)生散射，因而限制了實際的分辨率（即鄰近效應(yīng)）。目前電子束曝光技術(shù)中的主導加工技術(shù)為圓形電子束和成形電子束曝光，成形電子束目前*小分辨率一般大于100nm，圓形電子束的*高分辨率可達幾個納米。

電子束光刻采用直接寫的技術(shù)，在掩膜版的制備過程中占主要地位。但也正是因為電子束采用直接寫的技術(shù)，因此曝光的速度很慢，不實用于大硅片的生產(chǎn)，此外電子束轟擊襯底也會產(chǎn)生缺陷。

3.3離子束光刻

離子束光刻和電子束光刻較類似，也是采用直接寫的技術(shù)，由于離子的質(zhì)量比電子重得多，因此只在很窄的范圍內(nèi)產(chǎn)生很慢的二次電子，鄰近效應(yīng)可以忽略，可以得到更高分辨率的圖形（可達20nm）。同樣能量下，光刻膠對離子的靈敏度也要比電子高數(shù)百倍，因此比電子束更實用于作光刻工具。但離子束也有一些缺點，如不能聚焦得像電子束一樣細，此外，由于質(zhì)量較重，使得曝光深度有限，一般不超過0.5um。

離子束光刻目前主要應(yīng)用于版的修復，光學掩膜在制作過程中難免會產(chǎn)生一些缺陷，特別是現(xiàn)在的線條越來越細，這些缺陷就更是不可避免。利用聚焦離子束的濺射功能可將版上多余的鉻斑去掉，也可在離子束掃描過程中，通入一定的化學氣體，將碳或鎢沉積在版上，修補版上不必要的透光斑，提高版的成品率。此外離子束光刻引入的離子注入效應(yīng)又帶來一些新的未知因數(shù)，離子束光刻目前還處于研究當中。

4、光刻膠

光刻膠呈現(xiàn)多面化發(fā)展的趨勢，以適應(yīng)不同應(yīng)用的需要，如常規(guī)的UV光刻膠、深紫外光刻膠、X射線光刻膠、電子束光刻膠及用于深度光刻的光刻膠等。但有一個共同的趨勢就是分辨率和靈敏度越來越高。

光刻膠分為正膠和負膠，一般認為負膠的分辨率較差，但現(xiàn)在有一些負膠采用堿性顯影液也可復印出與正膠有相似精度的亞微米圖形而不產(chǎn)生膠的膨脹。而通常正膠比負膠的靈敏度低，所需的曝光量是負膠的若干倍。預(yù)計光刻膠的靈敏度極限約為10uJ/cm2，極限分辨率可達10nm。

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