簡單的說用一定波長的波刻蝕材料就是光刻技術(shù),集成電路制造中利用光學(xué)- 化學(xué)反應(yīng)原理和化學(xué)、物理刻蝕方法,將電路圖形傳遞到單晶表面或介質(zhì)層上,形成有效圖形窗口或功能圖形的工藝技術(shù)。
隨著半導(dǎo)體技術(shù)的發(fā)展,光刻技術(shù)傳遞圖形的尺寸限度縮小了2~3個數(shù)量級(從毫米級到亞微米級),已從常規(guī)光學(xué)技術(shù)發(fā)展到應(yīng)用電子束、 X射線、微離子束、激光等新技術(shù);使用波長已從4000埃擴(kuò)展到 0.1埃數(shù)量級范圍。光刻技術(shù)成為一種精密的微細(xì)加工技術(shù)。
常規(guī)光刻技術(shù)是采用波長為2000~4500埃的紫外光作為圖像信息載體,以光致抗蝕劑為中間(圖像記錄)媒介實現(xiàn)圖形的變換、轉(zhuǎn)移和處理,最終把圖像信息傳遞到晶片(主要指硅片)或介質(zhì)層上的一種工藝(圖1)。在廣義上,它包括光復(fù)印和刻蝕工藝兩個主要方面。
①光復(fù)印工藝:經(jīng)曝光系統(tǒng)將預(yù)制在掩模版上的器件或電路圖形按所要求的位置,精確傳遞到預(yù)涂在晶片表面或介質(zhì)層上的光致抗蝕劑薄層上。
?、诳涛g工藝:利用化學(xué)或物理方法,將抗蝕劑薄層未掩蔽的晶片表面或介質(zhì)層除去,從而在晶片表面或介質(zhì)層上獲得與抗蝕劑薄層圖形完全一致的圖形。集成電路各功能層是立體重疊的,因而光刻工藝總是多次反復(fù)進(jìn)行。例如,大規(guī)模集成電路要經(jīng)過約10次光刻才能完成各層圖形的全部傳遞。
在狹義上,光刻工藝僅指光復(fù)印工藝。
曝光方式
常用的曝光方式分類如下:
接觸式曝光和非接觸式曝光的區(qū)別,在于曝光時掩模與晶片間相對關(guān)系是貼緊還是分開。接觸式曝光具有分辨率高、復(fù)印面積大、復(fù)印精度好、曝光設(shè)備簡單、操作方便和生產(chǎn)效率高等特點。但容易損傷和沾污掩模版和晶片上的感光膠涂層,影響成品率和掩模版壽命,對準(zhǔn)精度的提高也受到較多的限制。一般認(rèn)為,接觸式曝光只適于分立元件和中、小規(guī)模集成電路的生產(chǎn)。
非接觸式曝光主要指投影曝光。在投影曝光系統(tǒng)中,掩膜圖形經(jīng)光學(xué)系統(tǒng)成像在感光層上,掩模與晶片上的感光膠層不接觸,不會引起損傷和沾污,成品率較高,對準(zhǔn)精度也高,能滿足高集成度器件和電路生產(chǎn)的要求。但投影曝光設(shè)備復(fù)雜,技術(shù)難度高,因而不適于低檔產(chǎn)品的生產(chǎn)?,F(xiàn)代應(yīng)用最廣的是 1:1倍的全反射掃描曝光系統(tǒng)和x:1倍的在硅片上直接分步重復(fù)曝光系統(tǒng)。
直接分步重復(fù)曝光系統(tǒng) (DSW)
超大規(guī)模集成電路需要有高分辨率、高套刻精度和大直徑晶片加工。直接分步重復(fù)曝光系統(tǒng)是為適應(yīng)這些相互制約的要求而發(fā)展起來的光學(xué)曝光系統(tǒng)。主要技術(shù)特點是:①采用像面分割原理,以覆蓋最大芯片面積的單次曝光區(qū)作為最小成像單元,從而為獲得高分辨率的光學(xué)系統(tǒng)創(chuàng)造條件。②采用精密的定位控制技術(shù)和自動對準(zhǔn)技術(shù)進(jìn)行重復(fù)曝光,以組合方式實現(xiàn)大面積圖像傳遞,從而滿足晶片直徑不斷增大的實際要求。③縮短圖像傳遞鏈,減少工藝上造成的缺陷和誤差,可獲得很高的成品率。④采用精密自動調(diào)焦技術(shù),避免高溫工藝引起的晶片變形對成像質(zhì)量的影響。⑤采用原版自動選擇機(jī)構(gòu)(版庫),不但有利于成品率的提高,而且成為能靈活生產(chǎn)多電路組合的常規(guī)曝光系統(tǒng)。這種系統(tǒng)屬于精密復(fù)雜的光、機(jī)、電綜合系統(tǒng)。它在光學(xué)系統(tǒng)上分為兩類。一類是全折射式成像系統(tǒng),多采用1/5~1/10的縮小倍率,技術(shù)較成熟;一類是1:1倍的折射-反射系統(tǒng),光路簡單,對使用條件要求較低。
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