从对准信号上分,主要包括标记的显微图像对准、基于光强信息的对准和基于相位信息对准。对准法则是光刻只是把掩膜版上的Y轴与晶园上的平边成90º,如图所示。接下来的掩膜版都用对准标记与上一层带有图形的掩膜对准。对准标记是一个特殊的图形,分布在每个芯片图形的边缘。经过光刻工艺对准标记就永远留在芯片表面,同时作为下一次对准使用。对准方法包括:a、预对准,通过硅片上的notch或者flat进行激光自动对准b、通过对准标志,位于切割槽上。另外层间对准,即套刻精度,保证图形与硅片上已经存在的图形之间的对准。光学系统的优化设计是提升光刻精度的关键。上海微纳光刻

当图形尺寸大于3μm时,湿法刻蚀广用于半导体生产的图形化过程。湿法刻蚀具有非常好的选择性和高刻蚀速率,这根据刻蚀剂的温度和厚度而定。比如,氢氟酸(HF)刻蚀二氧化硅的速度很快,但如果单独使用却很难刻蚀硅。因此在使用氢氟酸刻蚀硅晶圆上的二氧化硅层时,硅衬底就能获得很高的选择性。相对于干法刻蚀,湿法刻蚀的设备便宜很多,因为它不需要真空、射频和气体输送等系统。然而当图形尺寸缩小到3μm以下时,由于湿法刻蚀为等向性刻蚀轮廓(见图2),因此继续使用湿法刻蚀作为图形化刻蚀就变得非常困难,利用湿法刻蚀处理图形尺寸小于3μm的密集图形是不可能的。由于等离子体刻蚀具有非等向性刻蚀轮廓,在更精密的图形化刻蚀中,等离子体刻蚀就逐渐取代了湿法刻蚀。湿法刻蚀因高选择性被用于剥除晶圆表面的整面全区薄膜。上海微纳光刻刻胶显影完成后,图形就基本确定,不过还需要使光刻胶的性质更为稳定。

氧等离子去胶是利用氧气在微波或射频发生器的作用下产生氧等离子体,具有活性的氧等离子体与有机聚合物发生氧化反应,是的有机聚合物被氧化成水汽和二氧化碳等排除腔室,从而达到去除光刻胶的目的,这个过程我们有时候也称之为灰化或者扫胶。氧等离子去胶相比于湿法去胶工艺更为简单、适应性更好。市面上常见氧等离子去胶机按照频率可分为微波等离子去胶机和射频等离子去胶机两种,微波等离子去胶机的工作频率更高,更高的频率决定了等离子体拥有更高的激子浓度、更小的自偏压,更高的激子浓度决定了去胶速度更快,效率更高;更低的自偏压决定了其对衬底的刻蚀效应更小,也意味着去胶过程中对衬底无损伤,而射频等离子去胶机其工作原理与刻蚀机相似,结构上更加简单。
随着半导体工艺的不断进步,光刻机的光源类型也在不断发展。从传统的汞灯到现代的激光器、等离子体光源和极紫外光源,每种光源都有其独特的优点和适用场景。汞灯作为传统的光刻机光源,具有成本低、易于获取和使用等优点。然而,其光谱范围较窄,无法满足一些特定的制程要求。相比之下,激光器具有高亮度、可调谐等特点,能够满足更高要求的光刻制程。此外,等离子体光源则拥有宽波长范围、较高功率等特性,可以提供更大的光刻能量。极紫外光源(EUV)作为新一代光刻技术,具有高分辨率、低能量消耗和低污染等优点。然而,EUV光源的制造和维护成本较高,且对工艺环境要求苛刻。因此,在选择光源类型时,需要根据具体的工艺需求和成本预算进行权衡!光刻技术不断迭代,以满足高性能计算需求。

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。套刻精度作为是光刻机的另一个非常重要的技术指标。上海微纳光刻
湿法刻蚀是集成电路制造工艺采用的技术之一。上海微纳光刻
光刻对准技术是曝光前一个重要步骤作为光刻的三大主要技术之一,一般要求对准精度为细线宽尺寸的1/7---1/10。随着光刻分辨力的提高,对准精度要求也越来越高,例如针对45am线宽尺寸,对准精度要求在5am左右。受光刻分辨力提高的推动,对准技术也经历迅速而多样的发展。从对准原理上及标记结构分类,对准技术从早期的投影光刻中的几何成像对准方式,包括视频图像对准、双目显微镜对准等,一直到后来的波带片对准方式、干涉强度对准、激光外差干涉以及莫尔条纹对准方式。上海微纳光刻