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光刻微細加工工藝過程及應用

時間:2013/7/20   作者:凱維特精密

光刻微細加工工藝過程

利用照相複製與化學腐蝕相結合的技術,
在工件表麵製取精密、
微細、
和複
雜薄層圖形的化學加工方法,就稱為光刻腐蝕,簡稱光刻。

光刻的基本原理是
:
利用光致抗蝕劑(或稱光刻膠)感光後因光化學反應而
形成耐蝕性的特點,將掩模版上的圖形刻製到被加工表麵上。

光刻是一種以光複印圖形和材料腐蝕相結合的表麵精密加工技術。前者是使
圖形複印到基片表麵的光刻膠上,後者是把圖形刻蝕到基片表麵的各層材料
(

Si02

Si3N4

多晶矽、
鋁等
)
上。
光刻膠上圖形的複印是通過曝光和顯影完成的。
限製圖形重複性及分辨率的主要因素,
是圖形加工過程中所涉及到的物理和化學
問題。


在集成電路生產中,
要經過多次光刻。
雖然各次光刻的目的要求和工藝條件
有所不同,但其工藝過程是基本相同的。

光刻工藝一般都要經過塗膠、前烘、曝光、顯影、堅膜、刻蝕和去膠
7
個步
驟。

 

塗膠就是在
SiO2
或其他薄膜表麵塗一層粘附良好、厚度適當、厚薄均勻的
光刻膠膜。
塗膠前的基片表麵必須清潔幹燥。
生產中最好在氧化或蒸發後立即塗
膠,此時基片表麵清潔幹燥,光刻膠的粘附性較好。塗膠的厚度要適當。


前烘就是在一定溫度下,使膠膜裏的溶劑緩慢揮發出來,使膠膜幹燥,並增
加其粘附性和耐磨性。前烘的時間和溫度隨膠的種類及膜厚的不同而有所差別,
一般由實驗確定。


曝光就是對塗有光刻膠的基片進行選擇性的光化學反應,使曝光部分的光刻
膠在顯影液中的溶解性改變,經顯影後在光刻膠膜上得到和掩模相對應的圖形。

顯影是把曝光後的基片放在適當的溶劑裏,將應去除的光刻膠膜溶除幹淨,
以獲得刻蝕時所需要的光刻膠膜的保護圖形。

堅膜是在一定溫度下對顯影後的基片進行烘焙,除去顯影時膠膜所吸收的顯
影液和殘留的水分,改善膠膜與基片的粘附性,增強膠膜的抗蝕能力。

刻蝕就是用適當的刻蝕劑,
對未被膠膜覆蓋的
SiO2
或其他薄膜進行刻蝕,

獲得完整、清晰、準確的光刻圖形,達到選擇性擴散或金屬布線的目的。光刻工
藝對刻蝕劑的要求是:
隻對需要除去的物質進行刻蝕,
而對膠膜不刻蝕或刻蝕量
很小。要求刻蝕圖形的邊緣整齊、清晰,刻蝕液毒性小,使用方便。

去膠就是在
SiO2
或其他薄膜上的圖形刻蝕出來後,把覆蓋在基片上的膠膜
去除幹淨。


光刻工藝應用

光刻是製造半導體器件和大規模集成電路的關鍵工藝之一,並已用於刻劃光
柵、線紋尺和度盤等的精密線紋。

光刻技術是開發新型

CMOS
製造工藝中的閘控功能

(gating function)

所有
半導體製造商都采用相同的光刻工具,
但使用工具的方法則根據製造商的專業技
術及相關要求而有所差異。

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