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(jī)械設(shè)備有限公司小編一起來看看四川光刻機(jī)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(dá)118項(xiàng)。在涂膠之前，對芯片表面進(jìn)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(jī)之紫外光刻

目前占光刻技術(shù)主導(dǎo)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(zhǔn)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(fù)印掩膜版上的圖形，這類光刻機(jī)結(jié)構(gòu)簡單，價(jià)格便宜，發(fā)展也較成熟，缺點(diǎn)是分辨率不高，通常*高可達(dá)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(zhǔn)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(fù)印掩膜版上的圖形，這類光刻機(jī)結(jié)構(gòu)簡單，價(jià)格便宜，發(fā)展也較成熟，缺點(diǎn)是分辨率不高，通常*高可達(dá)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(jī)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(shí)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(gè)波段為436nm（g線）、405nm（h線）和365nm（i線）。由下圖可看出這三個(gè)波段的強(qiáng)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(jī)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(jī)約占整個(gè)光刻設(shè)備市場份額的70%以上。其主要優(yōu)點(diǎn)是分辨率高，不沾污掩膜版，重復(fù)性好，但結(jié)構(gòu)復(fù)雜，價(jià)格昂貴。 投影式光刻機(jī)又分為掃描式和步進(jìn)式，掃描式采用1：1光學(xué)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(jìn)投影光刻機(jī)所取代。步進(jìn)投影光刻機(jī)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(xué)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(jì)將是粒子束光刻的世紀(jì)。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(xué)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(rèn)為是100nm線條以下半導(dǎo)體器件制造的主要工具。它具有以下優(yōu)點(diǎn)：（1）景深容易控制；（2）視場大（可達(dá)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(shí)的衍射和散射幾乎可以忽略不計(jì)，因此可得到較高分辨率的圖形。X射線穿透力很強(qiáng)，目前多數(shù)的光學(xué)系統(tǒng)不能對它進(jìn)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(diǎn)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(jì)算機(jī)控制，自動(dòng)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(dá)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(shí)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(dǎo)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(dá)幾個(gè)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?yàn)殡娮邮捎弥苯訉懙募夹g(shù)，因此曝光的速度很慢，不實(shí)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(dá)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(shí)用于作光刻工具。但離子束也有一些缺點(diǎn)，如不能聚焦得像電子束一樣細(xì)，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(fù)，光學(xué)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(xì)，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(xué)氣體，將碳或鎢沉積在版上，修補(bǔ)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(dāng)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(gè)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(fù)膠，一般認(rèn)為負(fù)膠的分辨率較差，但現(xiàn)在有一些負(fù)膠采用堿性顯影液也可復(fù)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(fù)膠的靈敏度低，所需的曝光量是負(fù)膠的若干倍。預(yù)計(jì)光刻膠的靈敏度極限約為10uJ/cm2，極限分辨率可達(dá)10nm。

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