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光刻技術(shù)有哪些分類

更新時(shí)間:2023-02-16  |  點(diǎn)擊率:1854

光刻技術(shù)是將二維圖案轉(zhuǎn)印到平坦基板上的方法??梢酝ㄟ^以下兩種基本方法來實(shí)現(xiàn)圖案化:直接寫入圖案,或通過掩模版/印章轉(zhuǎn)移圖案。設(shè)定的圖案可以幫助生成襯底上的特征,或者可以由沉積的圖案形成特征。

通過計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)(CAD)定義圖案模式。多數(shù)情況下,這些特征是使用抗蝕劑形成的,可以使用光(使用光致抗蝕劑),電子束(使用電子束抗蝕劑)或通過物理壓印(不需要抗蝕劑,也叫納米壓印)來定義圖案特征。圖案的特征可以被轉(zhuǎn)移到一個(gè)基板,再進(jìn)行蝕刻,電鍍或剝離。


1.     技術(shù)領(lǐng)域

根據(jù)所需的特征,有幾種不同的光刻方法。最常見的類型是紫外光光刻和電子束光刻,還有軟光刻和直接成像光刻。

下表比較了我們可用的一些常見光刻方法。表中,整片處理是指能夠一次對(duì)整個(gè)樣品進(jìn)行圖案化的能力;寫入方式描述了材料是如何形成圖案,例如通過紫外光、電子束、或直接機(jī)械接觸進(jìn)行壓印等。

          1  常見的光刻技術(shù)類型                                      80d6a73dd176e3d5aa587152e02318a6_638121593183616647697.png


     

1  EVG無掩模光刻技術(shù)


2. 光學(xué)光刻

在光學(xué)光刻中,光致抗蝕劑通過光掩模用紫外光曝光。此方法可以圖案化多種基底材料,但分辨率有限。為了獲得更高的分辨率,使用了較短波長的光(G435.8nm,H404.7nm,I265.4nm)。我們的接觸光刻機(jī)屬于這種光學(xué)光刻系統(tǒng)。利用我們提供的系統(tǒng),最小特征約為0.8µm,最小對(duì)準(zhǔn)公差約為0.5µm。

3. 電子束光刻

代替在光學(xué)光刻中使用光源,電子束光刻利用電子束在樣品上生成圖案。由于波長短得多,因此我們可以實(shí)現(xiàn)更高的分辨率;但是,由于它是單個(gè)電子束寫入樣品,因此在樣品上生成圖案所需的時(shí)間更長。使用標(biāo)準(zhǔn)抗蝕劑,電子束工具可以實(shí)現(xiàn)最小7 nm的特征以及1 nm的對(duì)準(zhǔn)公差。這是一種直寫光刻技術(shù)。

4. 軟光刻

這將使用預(yù)先生成的模具作為基礎(chǔ)來創(chuàng)建三維結(jié)構(gòu)。將諸如聚二甲基硅氧烷(PDMS)之類的軟材料倒入模具中并固化。當(dāng)它從表面剝離時(shí),它保持了陰模的狀態(tài)。PDMS材料通常附著到另一層,例如玻璃或另一層PDMS。軟光刻通常與較大的特征器件相關(guān)聯(lián)。具有205000 µm范圍內(nèi)的特征的微流體系統(tǒng)通常是使用軟光刻技術(shù)生產(chǎn)的。另外,我們的用戶通過稱為納米壓印光刻的技術(shù)來生產(chǎn)納米結(jié)構(gòu)。

5. 直接成像光刻

如果圖案僅將被使用一次,則直接產(chǎn)生比在模板上產(chǎn)生用于在樣品上產(chǎn)生圖案的掩模更為經(jīng)濟(jì)。直接成像寫入可用于創(chuàng)建光刻掩模,還可以用于生成不同的高度或灰度特征。我們也可以使用設(shè)備進(jìn)行直接光刻。

我們的無掩模光刻設(shè)備使用的是直接成像光刻技術(shù)。使用我們的無掩模光刻系統(tǒng),我們可以實(shí)現(xiàn)最小2µm的特征和0.5µm的對(duì)準(zhǔn)公差。

6. 應(yīng)用領(lǐng)域

平版印刷術(shù)(即光刻)用于在用戶不希望影響其整個(gè)樣品的工藝步驟(主要是沉積或蝕刻)之前對(duì)樣品進(jìn)行構(gòu)圖。在蝕刻之前,使用光刻技術(shù)來形成抗蝕劑保護(hù)層,該保護(hù)層僅將材料保留在存在抗蝕劑的位置(負(fù)圖案)。在使用沉積光刻進(jìn)行剝離之前,在沉積之后剝離抗蝕劑,僅留下沒有抗蝕劑的材料(正圖案)。

7. 典型過程

1)從干凈的基材和掩模版開始。如果掩?;蚧迳嫌蓄w粒,則可能導(dǎo)致抗蝕劑覆蓋率不均勻,從而導(dǎo)致許多器件出現(xiàn)錯(cuò)誤。

2)脫水烘烤樣品。這樣可以清除表面上的水分,并改善與表面的附著力。通常,當(dāng)表面仍然有水分時(shí),抗蝕劑會(huì)在烘烤過程中起泡。

3)旋涂抗蝕劑(通常在預(yù)涂助粘劑之后)。這需要均勻地涂覆表面,否則曝光將不一致。

4)軟烘烤抗蝕劑,這會(huì)將抗蝕劑中的溶劑清除掉。過多的軟烘烤會(huì)降低抗蝕劑的靈敏度。

5)曝光抗蝕劑(請(qǐng)參閱前面的部分)

6)在某些抗蝕劑中,需要后曝光烘烤(PEB)。這將使酸在抗蝕劑中分布,從而破壞鍵。這樣可以使抗蝕劑的側(cè)壁輪廓更直。

7)顯影抗蝕劑。顯影劑的類型取決于抗蝕劑和基底。與手動(dòng)方法相比,自動(dòng)顯影系統(tǒng)將具有更好的重現(xiàn)性。

8)有些抗蝕劑需要硬烤,而另一些則不需要。確保您遵循所使用抗蝕劑的推薦做法。

8. 主要參數(shù)

8.1 特征尺寸

這通常稱為最小特征尺寸或關(guān)鍵尺寸(CD),這是設(shè)計(jì)的最小部分??蓪?shí)現(xiàn)的CD取決于您使用的光刻類型以及要在其上構(gòu)圖的表面的結(jié)構(gòu)。

8.2 對(duì)準(zhǔn)

對(duì)準(zhǔn)是指兩層彼此對(duì)準(zhǔn),在許多設(shè)計(jì)中非常重要。良好的設(shè)計(jì)在創(chuàng)建設(shè)計(jì)時(shí)會(huì)考慮對(duì)準(zhǔn)偏差的情況,以確保在兩層未完quan對(duì)準(zhǔn)的情況下設(shè)備仍能正常工作。

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2  EVG掩模對(duì)準(zhǔn)機(jī)


8.3 圖案復(fù)制

圖案再現(xiàn)是指該圖案將被再現(xiàn)多少次。這是一次性圖案嗎?如果是這樣,您可以直接在表面上書寫圖案。但是,如果需要將其復(fù)制數(shù)千次,則直接寫入效率很低,而使用用于生成圖案的掩?;蚰>咝矢?。

8.4 抗蝕膜厚度

膜厚是指抗蝕劑層的厚度。通常,這可以在Thetametrisis膜厚儀上測量,以微米或埃為單位。抗蝕劑層的厚度取決于在抗蝕劑上旋轉(zhuǎn)的速度、加速度。時(shí)間及抗蝕劑的種類及型號(hào)。

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3  Thetametrisis膜厚儀


8.5 可選擇性

選擇性是指不同材料在刻蝕時(shí)反應(yīng)速度的比較。如果要通過蝕刻工藝進(jìn)行平版印刷,則需要考慮選擇性來確定薄膜厚度。如果抗蝕劑的蝕刻速率與基材的蝕刻速率相似,則您的工藝選擇性低,您將需要更大的膜厚。

選擇性也用于顯影工藝。如果曝光的抗蝕劑的顯影速度比未曝光的抗蝕劑高得多,那么您的選擇性就很高。顯影的選擇性可以幫助您確定顯影時(shí)間。

9. 用料

9.1 光刻膠

抗蝕劑是懸浮在溶劑中的聚合物。根據(jù)抗蝕劑的類型,可以使用紫外線或電子束選擇性地將其除去??梢詫⑺锌刮g劑大致分為正抗蝕劑或負(fù)抗蝕劑,最常見的是正抗蝕劑。在正性抗蝕劑中,在顯影抗蝕劑后將暴露的區(qū)域除去。在負(fù)性抗蝕劑中,在顯影抗蝕劑后仍保留了暴露的區(qū)域。

不同類型的光刻使用不同類型的抗蝕劑,因此您需要檢查哪種抗蝕劑適合您的工藝。

9.2 顯影劑

顯影劑是用于在曝光后蝕刻掉光致抗蝕劑的基礎(chǔ)。幾種常用的顯影劑:AZ 726AZ 300AZ 400K,MF 319Microposit Developer??梢栽诓煌脑O(shè)備上使用顯影劑。需要檢查每個(gè)設(shè)備是否允許或允許哪些顯影劑。

9.3 掩模版

掩模版用于在曝光期間阻擋光線,因此僅曝光所需圖案內(nèi)的光刻膠。如果在多個(gè)樣本中需要相同的圖案,這將很有用。掩模是具有一層鉻和一層光刻膠的玻璃或熔融石英襯底。光刻膠以所需的圖案曝光,然后顯影。之后,使用鉻蝕刻在掩模中生成設(shè)置好的圖案。