广州微纳加工技术 广东省科学院半导体研究所供应

双面镀膜光刻是针对硅及其它半导体基片发展起来的加工技术。在基片两面制作光刻图样并且实现映射对准曝光，如果图样不是轴向对称的，往往需要事先设计图样成镜像关系的两块掩模板，每块掩模板用于基片一个表面的曝光，加工设备的高精度掩模—基片对准技术是关键。对于玻璃基片，设计对准标记并充分利用其透明属性，可以方便对准操作，提高对准精度。光学玻璃基片，表面光洁度不如晶圆，需要事先经过光学抛光的工艺处理。玻璃基片的透光性是个可利用的属性，物镜可以直接透过基片看到掩模板的对准标记。数字显微镜可以不断变焦观察掩模板和基片的对准情形，不再以关联物镜参照系的数字存储图像为基准，则调焦引起的物镜抖动对于对准精度不再发生作用。这就是玻璃基片的透明属性带来的好处。随着制程节点的缩小，光刻难度呈指数级增长。广州微纳加工技术

在匀胶工艺中，转速的快慢和控制精度直接关系到旋涂层的厚度控制和膜层均匀性。匀胶机的转速精度是一项重要的指标。用来吸片的真空泵一般选择无油泵，上配有压力表，同时现在很多匀胶机有互锁，未检测的真空将不会启动。有时会出现胶液进入真空管道的现象，有的匀胶机厂商会在某一段管路加一段"U型"管路，降低异物进入真空管道的影响。光刻胶主要应用于半导体、显示面板与印制电路板等三大领域。其中，半导体光刻胶技术难度高，主要被美日企业垄断。据相关研究机构数据显示，全球光刻胶市场中，LCD光刻胶、PCB光刻胶、半导体光刻胶产品占比较为平均。相比之下，中国光刻胶生产能力主要集中PCB光刻胶，占比高达约94%；半导体光刻胶由于技术壁垒较高占约2%。此外，光刻胶是生产28nm、14nm乃至10nm以下制程的关键，被国外巨头垄断，国产化任重道远。广州微纳加工技术新型光刻材料正在逐步替代传统光刻胶。

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。

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。光刻工艺中的干湿法清洗各有优劣。

剥离工艺（lift-off）是指在有光刻胶图形的掩膜上镀膜后，再去除光刻胶获得图案化的金属的工艺。在剥离工艺中，有几种关键因素影响得到的金属形貌。1.光刻胶的厚度。光刻胶厚度需大于金属厚度，一般光刻胶厚度在金属厚度的三倍以上胶面上的金属更易成功剥离。2.光刻胶种类。紫外光刻中，正胶光刻胶一般为“正梯形”，负胶光刻胶侧壁形貌一般为“倒梯性”。“倒梯形”的光刻胶更容易剥离，故在剥离工艺中常使用负胶。3.镀膜工艺。蒸发镀膜相比溅射镀膜在光刻胶侧壁更少镀上金属，因此蒸发镀膜更易剥离。湿法刻蚀较普遍、也是成本较低的刻蚀方法，大部份的湿刻蚀液均是各向同性的。广州真空镀膜加工

光刻过程中，光源的纯净度至关重要。广州微纳加工技术

湿法腐蚀是利用腐蚀液和基片之间的化学反应。采用这种方法，虽然各向异性刻蚀并非不可能，但比各向同性刻蚀要困难得多。溶液和材料的组合有很多限制，必须严格控制基板温度、溶液浓度、添加量等条件。无论条件调整得多么精细，湿法蚀刻都难以实现1μm以下的精细加工。其原因之一是需要控制侧面蚀刻。侧蚀是一种也称为底切的现象。即使希望通过湿式蚀刻在垂直方向（深度方向）溶解材料，也不可能完全防止溶液腐蚀侧面，因此材料在平行方向的溶解将不可避免地进行。由于这种现象，湿蚀刻随机产生比目标宽度窄的部分。这样，在加工需要精密电流控制的产品时，再现性低，精度不可靠。广州微纳加工技术