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光刻技术的分类

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光刻技术的分类

发布日期:2019-08-12 作者: 点击:

电子束光刻


电子束光刻技术是微型技术加工发展的关键技术,他在纳米制造领域中起着不可替代的作用。电子束光刻主要是刻画微小的电路图,电路通常是以纳米微单位的。电子束光刻技术不需要掩膜,直接将会聚的电子束斑打在表面涂有光刻胶的衬底上。


电子束光刻技术要应用于纳米尺度微小结构的加工和集成电路的光刻,必须解决几个关键的技术问题:电子束高精度扫描成像曝光效率低;电子在抗蚀剂和基片中的散射和背散射现象造成的邻近效应;在实现纳米尺度加工中电子抗蚀剂和电子束曝光及显影、刻蚀等工艺技术问题。


实践证明,电子束邻近效应校正技术、电子束曝光与光学曝光系统的匹配和混合光刻技术及抗蚀剂曝光工艺优化技术的应用,是一种提高电子束光刻系统实际光刻分辨能力非常有效的办法。电子束光刻主要的就是金属化剥离,第一步是在光刻胶表面扫描到自己需要的图形。第二部是将曝光的图形进行显影,去除未曝光的部分,第三部在形成的图形上沉淀金属,第四部将光刻胶去除,在金属剥离的过程中,关键在于光刻工艺的胶型控制。使用厚胶,这样有利于胶剂的渗透,形成清晰的形貌。


聚焦粒子束光刻


聚焦离子束(Focused Ion beam, FIB)的系统是利用电透镜将离子束聚焦成非常小尺寸的显微切割仪器,她的原理与电子束光刻相近,不过是有电子变成离子。目前商业用途系统的离子束为液态金属离子源,金属材质为镓,因为镓元素具有熔点低、低蒸气压、及良好的抗氧化力;典型的离子束显微镜包括液相金属离子源、电透镜、扫描电极、二次粒子侦测器、5-6轴向移动的试片基座、真空系统、抗振动和磁场的装置、电子控制面板、和计算机等硬设备,外加电场于液相金属离子源 可使液态镓形成细小尖端,再加上负电场(Extractor) 牵引尖端的镓,而导出镓离子束,在一般工作电压下,尖端电流密度约为1埃10-8 Amp/cm2,以电透镜聚焦,经过一连串变化孔径 (Automatic Variable Aperture, AVA)可决定离子束的大小,再经过二次聚焦至试片表面,利用物理碰撞来达到切割之目的。


在成像方面,聚焦离子束显微镜和扫描电子显微镜的原理比较相近,其中离子束显微镜的试片表面受镓离子扫描撞击而激发出的二次电子和二次离子是影像的来源,影像的分辨率决定于离子束的大小、带电离子的加速电压、二次离子讯号的强度、试片接地的状况、与仪器抗振动和磁场的状况,目前商用机型的影像分辨率高已达 4nm,虽然其分辨率不及扫描式电子显微镜和穿透式电子显微镜,但是对于定点结构的分析,它没有试片制备的问题,在工作时间上较为经济。


聚焦离子束投影曝光除了前面已经提到的曝光灵敏度极高和没有邻近效应之外还包括焦深大于曝光深度可以控制。离子源发射的离子束具有非常好的平行性,离子束投影透镜的数值孔径只有0.001,其焦深可达100μm,也就是说,硅片表面任何起伏在100μm之内,离子束的分辨力基本不变。而光学曝光的焦深只有1~2μm为。她的主要作用就是在电路上进行修补 ,和生产线制成异常分析或者进行光阻切割。


EUV 光刻技术


在微电子技术的发展历程中,人们一直在研究开发新的IC制造技术来缩小线宽和增大芯片的容量。我们也普遍的把软X射线投影光刻称作极紫外投影光刻。在光刻技术领域我们的科学家们对极紫外投影光刻EUV技术的研究为深入也取得了突破性的进展,使极紫外投影光刻技术有希望被普遍使用到以后的集成电路生产当中。它支持22nm以及更小线宽的集成电路生产使用。


EUV是目前距实用化的一种深亚微米的光刻技术。波长为157nm的准分子激光光刻技术也将近期投入应用。如果采用波长为13nm的EUV,则可得到0.1um的细条。


在1985年左右已经有前辈们就EUV技术进行了理论上的探讨并做了许多相关的实验。近十年之后微电子行业的发展受到重重阻碍才致人们有了忧患意识。并且从微电子技术的发展过程能判断出,若不早日推出极紫外光刻技术来对当前的芯片制造方法做出全面的改进,将使整个芯片工业处在岌岌可危的地步。


EUV系统主要由四部分构成:极端紫外光源;反射投影系统;光刻模板(mask);能够用于极端紫外的光刻涂层(photo-resist)。


极端紫外光刻技术所使用的光刻机的对准套刻精度要达到10nm,其研发和制造原理实际上和传统的光学光刻在原理上十分相似。对光刻机的研究重点是要求定位要极其快速精密以及逐场调平调焦技术,因为光刻机在工作时拼接图形和步进式扫描曝光的次数很多。不仅如此入射对准光波信号的采集以及处理问题还需要解决。

专业光刻

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