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。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。半导体光刻外协

通过光刻技术制作出的微纳结构需进一步通过刻蚀或者镀膜,才可获得所需的结构或元件。刻蚀技术,是按照掩模图形对衬底表面或表面覆盖薄膜进行选择性腐蚀或剥离的技术,可分为湿法刻蚀和干法刻蚀。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,换言之,对刻蚀接触点之任何方向腐蚀速度并无明显差异。而干刻蚀采用的气体,或轰击质量颇巨,或化学活性极高,均能达成刻蚀的目的。其较重要的优点是能兼顾边缘侧向侵蚀现象极微与高刻蚀率两种优点。干法刻蚀能够满足亚微米/纳米线宽制程技术的要求,且在微纳加工技术中被大量使用。曝光光刻工艺光刻工艺中常见的对准技术——场像对准技术。

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。硬烘干可以达到这个目的,这一步骤也被称为坚膜。在这过程中,利用高温处理,可以除去光刻胶中剩余的溶剂、增强光刻胶对硅片表面的附着力,同时提高光刻胶在随后刻蚀和离子注入过程中的抗蚀性能力。另外,高温下光刻胶将软化,形成类似玻璃体在高温下的熔融状态。这会使光刻胶表面在表面张力作用下圆滑化,并使光刻胶层中的缺陷减少,这样修正光刻胶图形的边缘轮廓。
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。自动化光刻设备大幅提高了生产效率和精度。

显影速度:显影速率主要取决于使用的光刻胶和反转烘烤步骤的时间和温度。反转烘烤的温度越高、时间越长,光引发剂的热分解率就越高。在常规显影液中,显影速率>1um/min是比较常见的,但并不是每款胶都是这样的。底切结构的形成:过显的程度(光刻胶开始显影到显影完成的时间)对底切结构的形成有明显的影响。如图3所示,在充分显影后,随着显影时间的延长,底切的程度会表现更明显。对于实际应用中,建议30%的过度显影是个比较合适的节点:在高深宽比的应用中,必须注意,过度的底切结构有可能会导致光刻胶漂胶。足够的光刻胶厚度:在使用方向性比较好的镀膜方式中,镀膜材料的厚度甚至可以大于光刻胶的厚度。因为,蒸发的材料在空隙区域上缓慢地生长在一起,从而衬底上生长的材料形成一个下面大上面小的梯形截面结构。图形反转胶的显影过程。半导体光刻外协
高精度光刻决定了芯片的集成密度。半导体光刻外协
曝光后烘烤是化学放大胶工艺中很关键,也是反应机理很复杂的一道工序。后烘过程中,化学放大胶内存在多种反应机制,情况复杂并相互影响。例如各反应基团的扩散,蒸发将导致抗蚀刑的组成分布梯度变化:基质树脂中的去保护基团会引起胶膜体积增加但当烘烤温度达到光刻胶的玻璃化温度时基质树脂又并始变得稠密两者同时又都会影响胶膜中酸的扩散,且影响作用相反。这众多的反应机制都将影响到曝光图形,因此烘烤的温度、时间和曝光与烘烤之间停留的时间间隔都是影响曝光图形线宽的重要因素。半导体光刻外协