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来源: 发布时间:2026年02月26日

曝光后烘烤是化学放大胶工艺中关键,也是反应机理复杂的一道工序。后烘过程中,化学放大胶内存在多种反应机制,情况复杂并相互影响。例如各反应基团的扩散,蒸发将导致抗蚀刑的组成分布梯度变化:基质树脂中的去保护基团会引起胶膜体积增加但当烘烤温度达到光刻胶的玻璃化温度时基质树脂又并始变得稠密两者同时又都会影响胶膜中酸的扩散,且影响作用相反。这众多的反应机制都将影响到曝光图形,因此烘烤的温度、时间和曝光与烘烤之间停留的时间间隔都是影响曝光图形线宽的重要因素。在硅材料刻蚀当中,硅针的刻蚀需要用到各向同性刻蚀,硅柱的刻蚀需要用到各项异性刻蚀。广东材料刻蚀加工平台

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涂胶工序是图形转换工艺中重要的步骤。涂胶的质量直接影响到所加工器件的缺陷密度。为了保证线宽的重复性和接下去的显影时间,同一个样品的胶厚均匀性和不同样品间的胶厚一致性不应超过±5nm(对于1.5um胶厚±0.3%)。光刻胶的目标厚度的确定主要考虑胶自身的化学特性以及所要复制图形中线条的及间隙的微细程度。太厚胶会导致边缘覆盖或连通、小丘或田亘状胶貌、使成品率下降。在MEMS中、胶厚(烤后)在0.5-2um之间,而对于特殊微结构制造,胶厚度有时希望1cm量级。在后者,旋转涂胶将被铸胶或等离子体胶聚合等方法取代。常规光刻胶涂布工序的优化需要考虑滴胶速度、滴胶量、转速、环境温度和湿度等,这些因素的稳定性很重要。根据性质的不一样,光刻胶可以分为正胶和负胶。在工艺发展的早期,负胶一直在光刻工艺中占主导地位,随着VLSIIC和2~5微米图形尺寸的出现,负胶已不能满足要求。随后出现了正胶,但正胶的缺点是粘结能力差。微纳光刻工艺掩膜版中铬-石英版取得广泛应用。

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光刻工艺就是将光学掩膜版的图形转移至光刻胶中。掩膜版按基板材料分为树脂和玻璃基板,其中玻璃基板又包含石英玻璃,硅硼玻璃,苏打玻璃等,石英玻璃硬度高,热膨胀系数低但价格较高等主要用于高精度领域;按光学掩膜版的遮光材料可分为乳胶遮光模和硬质遮光膜,硬质遮光膜又细分为铬,硅,硅化钼,氧化铁等。在半导体领域,铬-石英版因其性能稳定,耐用性,精度高等在该领域被广泛应用。我国的光学掩膜版制作始于20世纪60年代,当时基板主要进口日本“樱花”玻璃及美国柯达玻璃。1978年,我国大连玻璃厂当时实现制版玻璃的产业化,成品率10%左右。80年代后期,基板主要采用平拉玻璃。到90年代,浮法玻璃技术技术较为成熟,开始使用浮法玻璃作为基板,2005年使用超白浮法玻璃作为基板。2010年以后,光掩模基板石英玻璃开始投产,其质量能基本满足IC产业光掩模版基板的高精度需求。随着市场对大直径硅片的需求,大尺寸玻璃基板也同时趋向于大型化,对光掩模石英玻璃基板也提出了更高的要求。

光刻胶原料是光刻胶产业的重要环节,原料的品质也决定了光刻胶产品品质。光刻胶上游原材料是指光刻胶化学品一级原料,可以细分为感光剂、溶剂、成膜树脂及添加剂(助剂、单体等)。在典型的光刻胶组分中,一般溶剂含量占到65%-90%,成膜树脂占5%-25%,感光剂及添加剂占15%以下。我国对光刻胶及化学品的研究起步较晚,尽管取得了一定成果,但技术水平仍与国际水平相差较大,作为原料的主要化学品仍然需要依赖进口。同时在当前市场中,受光刻胶产品特性影响,光刻胶用原材料更偏向于客制化产品,原材料需要满足特定的分析结构、分子量、纯度以及粒径控制等。光刻胶的选择直接影响芯片的性能和良率。

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显影速度:显影速率主要取决于使用的光刻胶和反转烘烤步骤的时间和温度。反转烘烤的温度越高、时间越长,光引发剂的热分解率就越高。在常规显影液中,显影速率>1um/min是比较常见的,但并不是每款胶都是这样的。底切结构的形成:过显的程度(光刻胶开始显影到显影完成的时间)对底切结构的形成有明显的影响。如图3所示,在充分显影后,随着显影时间的延长,底切的程度会表现更明显。对于实际应用中,建议30%的过度显影是个比较合适的节点:在高深宽比的应用中,必须注意,过度的底切结构有可能会导致光刻胶漂胶。足够的光刻胶厚度:在使用方向性比较好的镀膜方式中,镀膜材料的厚度甚至可以大于光刻胶的厚度。因为,蒸发的材料在空隙区域上缓慢地生长在一起,从而衬底上生长的材料形成一个下面大上面小的梯形截面结构。匀胶机的转速精度是一项重要的指标。天津微纳加工平台

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曝光显影后存留在光刻胶上的图形(被称为当前层(currentlayer)必须与晶圆衬底上已有的图形(被称为参考层(referencelayer))对准。这样才能保证器件各部分之间连接正确。对准误差太大是导致器件短路和断路的主要原因之一,它极大地影响器件的良率。在集成电路制造的流程中,有专门的设备通过测量晶圆上当前图形(光刻胶图形)与参考图形(衬底内图形)之间的相对位置来确定套刻的误差(overlay)。套刻误差定量地描述了当前的图形相对于参考图形沿X和Y方向的偏差,以及这种偏差在晶圆表面的分布。与图形线宽(CD)一样,套刻误差也是监测光刻工艺好坏的一个关键指标。理想的情况是当前层与参考层的图形正对准,即套刻误差是零。为了保证设计在上下两层的电路能可靠连接,当前层中的某一点与参考层中的对应点之间的对准偏差必须小于图形间距的1/3。广东材料刻蚀加工平台