光刻是集成电路和半导体器件制造工艺中的关键性技术,其工艺质量直接影响器件成品率、可靠性、器件性能以及使用寿命等参数指标的稳定和提高,就目前光刻工艺而言,工艺设备的稳定性、工艺材料以及人工参与的影响等都会对后续器件成品率及可靠性产生影响。利用光刻机发出的光通过具有图形的光罩对涂有光刻胶的薄片曝光,光刻胶见光后会发生性质变化,从而使光罩上得图形复印到薄片上,从而使薄片具有电子线路图的作用。这就是光刻的作用,类似照相机照相。照相机拍摄的照片是印在底片上,而光刻刻的不是照片,而是电路图和其他电子元件。简单点来说,光刻机就是放大的单反,光刻机就是将光罩上的设计好集成电路图形通过光线的曝光印到光感材料上,形成图形。光刻过程中的掩模版误差必须严格控制在纳米级。上海MEMS光刻

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。河北激光器光刻图形反转胶的显影过程。

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。
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。高精度光刻决定了芯片的集成密度。

随着光刻对准技术的发展,一开始只是作为评价及测试光栅质量的莫尔条纹技术在光刻对准中的应用也得到了更深层的开发。起初,其只能实现较低精度的人工对准,但随着细光栅衍射理论的发展,利用莫尔条纹相关特性渐渐也可以在诸如纳米压印光刻对准等高精度对准领域得到应用。莫尔条纹是两条光栅或其他两个物体之间,当它们以一定的角度和频率运动时,会产生干涉条纹图案。当人眼无法看到实际物体而只能看到干涉花纹时,这种光学现象就是莫尔条纹。L.Rayleigh对这个现象做出了解释,两个重叠的平行光栅会生成一系列与光栅质量有关的低频条纹,他的理论指出当两个周期相等的光栅栅线以一定夹角平行放置时,就会产生莫尔条纹,而周期不相等的两个光栅栅线夹角为零(栅线也保持平行)平行放置时,也会产生相对于光栅周期放大的条纹。光刻机的校准和维护是确保高质量产出的基础。数字光刻外协
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。上海MEMS光刻
对于透明基片的双面光刻加工,其准标记可灵活设计,沿目镜的光轴上方的图案区域如果是不透光的,该区域的对准标记可以简单设计成透光十字或透光方框作为对准标记。如果目镜光轴上方掩模板图案区域是透光的,该区域设计的对准标记可以设计成十字型或方框。不管是十字型还是方框型,都是参照内部的边和角进行精确对准。综合考虑到物距不一成像大小不同的因素,两块掩模板的对准标记也可以设计成大小不一的,以掩模板和基片标记成像方便观测对准为原则。双面光刻调制盘作为光路一部分用于约束光束,加工完成后,要用不透明的涂料涂覆标记图案及搜索线即可,即便没有搜索线,由于小方框对准标记是透光的,也不免要用涂料涂覆,涂料对于测量狭缝和机械装配公差配合没有影响。上海MEMS光刻