广州微纳光刻 广东省科学院半导体研究所供应

基于光刻工艺的微纳加工技术主要包含以下过程：掩模（mask）制备、图形形成及转移（涂胶、曝光、显影）、薄膜沉积、刻蚀、外延生长、氧化和掺杂等。在基片表面涂覆一层某种光敏介质的薄膜（抗蚀胶），曝光系统把掩模板的图形投射在（抗蚀胶）薄膜上，光（光子）的曝光过程是通过光化学作用使抗蚀胶发生光化学作用，形成微细图形的潜像，再通过显影过程使剩余的抗蚀胶层转变成具有微细图形的窗口，后续基于抗蚀胶图案进行镀膜、刻蚀等可进一步制作所需微纳结构或器件。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。广州微纳光刻

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。广州功率器件光刻新型光刻材料正在逐步替代传统光刻胶。

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。

目前，国内光刻胶原材料市场基本被国外厂商垄断，尤其是树脂和感光剂高度依赖于进口，国产化率很低，由此增加了国内光刻胶生产成本以及供应链风险。国内企业基于危机意识在上游原材料领域已展开相关布局。从上市公司在光刻胶原材料的布局情况来看，溶剂方面有百川股份、怡达股份等，单体有华懋科技（投资徐州博康）、联瑞新材等，树脂有彤程新材、圣泉集团、强力新材等，光引发剂有强力新材等。在这之中，徐州博康作为光刻胶全产业链选手，在国内光刻胶这条赛道上，已经实现了从单体到树脂、光酸、配套溶剂到光刻胶产品的全产业链生产能力。光刻机经历了5代产品发展，每次改进和创新都提升了光刻机所能实现的工艺节点。

在光刻胶技术数据表中，会给出一些参考的曝光剂量值，通常，这里所写的值是用单色i-线或者BB-UV曝光。正胶和负胶的光反应通常是一个单光子过程与时间没太大关系。因此，在原则上需要多长时间(从脉冲激光的飞秒到接触光刻的秒到激光干涉光刻的小时)并不重要，作为强度和时间的产物，作用在在光刻胶上的剂量是光强与曝光时间的产物。在增加光强和光刻胶厚度较大的时候，必须考虑曝光过程中产生的热量和气体（如正胶和图形反转胶中的N2排放）从光刻胶膜中排出时间因为热量和气体会导致光刻胶膜产生热和机械损伤。衬底的反射率对光刻胶膜实际吸收的曝光强度有影响，特别是对于薄的光学光刻胶膜。玻璃晶圆的短波光强反射约10%，硅晶片反射约30%，金属薄膜的反射系数可超过90%。哪一种曝光剂量是“比较好”也取决于光刻工艺的要求。有时候稍微欠曝光可以减小这种衬底反射带来的负面影响。在厚胶情况下，足够的曝光剂量是后续合理的较短显影时间的保障。厚胶光学光刻是一种很重要的方法和手段，具有广阔的应用前景是微纳加工技术研究中十分活跃的领域。广州功率器件光刻

随着波长缩短，EUV光刻成为前沿技术。广州微纳光刻

湿法刻蚀是集成电路制造工艺采用的技术之一。虽然由于受其刻蚀的各向同性的限制，使得大部分的湿法刻蚀工艺被具有各向异性的干法刻蚀替代，但是它在尺寸较大的非关键层清洗中依然发挥着重要的作用。尤其是在对氧化物去除残留与表皮剥离的刻蚀中，比干法刻蚀更为有效和经济。湿法刻蚀的对象主要有氧化硅、氮化硅、单晶硅或多晶硅等。湿法刻蚀氧化硅通常采用氢氟酸（HF）为主要化学载体。为了提高选择性，工艺中采用氟化铵缓冲的稀氢氟酸。为了保持pH值稳定，可以加入少量的强酸或其他元素。掺杂的氧化硅比纯氧化硅更容易腐蚀。湿法化学剥离(WetRemoval）主要是为了去除光刻胶和硬掩模（氮化硅）。热磷酸（H3PO4）是湿法化学剥离去除氮化硅的主要化学液，对于氧化硅有较好的选择比。在进行这类化学剥离工艺前，需要将附在表面的氧化硅用HF酸进行预处理，以便将氮化硅均匀地消除掉。广州微纳光刻