光刻系統(tǒng)是一種用于半導(dǎo)體器件制造的精密科學(xué)儀器,是制備高性能光電子和微電子器件不可或缺的**工藝設(shè)備 [1] [6-7]。其技術(shù)發(fā)展歷經(jīng)紫外(UV)、深紫外(DUV)到極紫外(EUV)階段,推動(dòng)集成電路制程不斷進(jìn)步 [3] [6]。當(dāng)前**的EUV光刻系統(tǒng)已實(shí)現(xiàn)2nm制程芯片量產(chǎn)(截至2024年12月) [6],廣泛應(yīng)用于微納器件加工、芯片制造等領(lǐng)域 [2] [5]。全球**光刻系統(tǒng)主要由ASML、Nikon等企業(yè)主導(dǎo),國內(nèi)廠商如上海微電子在中端設(shè)備領(lǐng)域取得突破 [7]。光刻系統(tǒng)按光源類型分為紫外(UV)、深紫外(DUV)、極紫外(EUV)、電子束及無掩模激光直寫等類別 [2] [5-7]。工作原理是通過光源、照明系統(tǒng)和投影物鏡將掩模圖案轉(zhuǎn)移至硅片,實(shí)現(xiàn)納米級(jí)曝光精度 [6-7]。電子束光刻系統(tǒng)(如EBL 100KV)采用高穩(wěn)定性電子槍和精密偏轉(zhuǎn)控制,定位分辨率達(dá)0.0012nm [2]。無掩模激光直寫系統(tǒng)利用激光直接在基材上成像,適用于柔性電子器件制造等領(lǐng)域 [5]。方法:濕法清洗+去離子水沖洗+脫水烘焙(熱板150~250C,1~2分鐘,氮?dú)獗Wo(hù))。張家港購買光刻系統(tǒng)量大從優(yōu)

c、水坑(旋覆浸沒)式顯影(Puddle Development)。噴覆足夠(不能太多,**小化背面濕度)的顯影液到硅片表面,并形成水坑形狀(顯影液的流動(dòng)保持較低,以減少邊緣顯影速率的變化)。硅片固定或慢慢旋轉(zhuǎn)。一般采用多次旋覆顯影液:***次涂覆、保持10~30秒、去除;第二次涂覆、保持、去除。然后用去離子水沖洗(去除硅片兩面的所有化學(xué)品)并旋轉(zhuǎn)甩干。優(yōu)點(diǎn):顯影液用量少;硅片顯影均勻;**小化了溫度梯度。顯影液:a、正性光刻膠的顯影液。正膠的顯影液位堿性水溶液。KOH和NaOH因?yàn)闀?huì)帶來可動(dòng)離子污染(MIC,Movable Ion Contamination),所以在IC制造中一般不用。江蘇耐用光刻系統(tǒng)推薦貨源納米級(jí)電子束光刻系統(tǒng)(如JEOL JBX-6300FS)維護(hù)需原廠或指定服務(wù)公司提供 [4]。

后烘方法:熱板,110~130C,1分鐘。目的:a、減少駐波效應(yīng);b、激發(fā)化學(xué)增強(qiáng)光刻膠的PAG產(chǎn)生的酸與光刻膠上的保護(hù)基團(tuán)發(fā)生反應(yīng)并移除基團(tuán)使之能溶解于顯影液。顯影方法:a、整盒硅片浸沒式顯影(Batch Development)。缺點(diǎn):顯影液消耗很大;顯影的均勻性差;b、連續(xù)噴霧顯影(Continuous Spray Development)/自動(dòng)旋轉(zhuǎn)顯影(Auto-rotation Development)。一個(gè)或多個(gè)噴嘴噴灑顯影液在硅片表面,同時(shí)硅片低速旋轉(zhuǎn)(100~500rpm)。噴嘴噴霧模式和硅片旋轉(zhuǎn)速度是實(shí)現(xiàn)硅片間溶解率和均勻性的可重復(fù)性的關(guān)鍵調(diào)節(jié)參數(shù)。
EUV光刻系統(tǒng)的發(fā)展歷經(jīng)應(yīng)用基礎(chǔ)研究至量產(chǎn)四個(gè)階段,其突破得益于多元主體協(xié)同創(chuàng)新和全產(chǎn)業(yè)鏈資源整合 [3]。截至2024年12月,EUV技術(shù)已應(yīng)用于2nm芯片量產(chǎn),但仍需優(yōu)化光源和光刻膠性能。下一代技術(shù)如納米壓印和定向自組裝正在研發(fā)中 [6]。**光刻系統(tǒng)主要由荷蘭ASML、日本Nikon和Canon壟斷。國內(nèi)上海微電子裝備股份有限公司研制的紫外光刻機(jī)占據(jù)中端市場(chǎng) [7]。科研領(lǐng)域***使用德國SUSS紫外光刻機(jī)(占比45%),國產(chǎn)設(shè)備在激光直寫設(shè)備中表現(xiàn)較好 [8]。在曝光過程中,需要對(duì)不同的參數(shù)和可能缺陷進(jìn)行跟蹤和控制,會(huì)用到檢測(cè)控制芯片/控片(Monitor Chip)。

所有實(shí)際電子束曝光、顯影后圖形的邊緣要往外擴(kuò)展,這就是所謂的“電子束鄰近效應(yīng)。同時(shí),半導(dǎo)體基片上如果有絕緣的介質(zhì)膜,電子通過它時(shí)也會(huì)產(chǎn)生一定量的電荷積累,這些積累的電荷同樣會(huì)排斥后續(xù)曝光的電子,產(chǎn)生偏移,而不導(dǎo)電的絕緣體(如玻璃片)肯定不能采用電子束曝光。還有空間交變磁場(chǎng)、實(shí)驗(yàn)室溫度變化等都會(huì)引起電子束曝光產(chǎn)生“漂移”現(xiàn)象。因此,即使擁有2nm電子束斑的曝 光 系統(tǒng),要曝光出50nm以下的圖形結(jié)構(gòu)也不容易。麻省理工學(xué)院(MIT)已經(jīng)采用的電子束光刻技術(shù)分辨率將推進(jìn)到9nm。電子束直寫光刻可以不需要目的:使表面具有疏水性,增強(qiáng)基底表面與光刻膠的黏附性。吳江區(qū)直銷光刻系統(tǒng)推薦貨源
曝光中重要的兩個(gè)參數(shù)是:曝光能量(Energy)和焦距(Focus)。張家港購買光刻系統(tǒng)量大從優(yōu)
光致抗蝕劑,簡(jiǎn)稱光刻膠或抗蝕劑,指光照后能改變抗蝕能力的高分子化合物。光蝕劑分為兩大類。①正性光致抗蝕劑:受光照部分發(fā)生降解反應(yīng)而能為顯影液所溶解。留下的非曝光部分的圖形與掩模版一致。正性抗蝕劑具有分辨率高、對(duì)駐波效應(yīng)不敏感、曝光容限大、***密度低和無毒性等優(yōu)點(diǎn),適合于高集成度器件的生產(chǎn)。②負(fù)性光致抗蝕劑:受光照部分產(chǎn)生交鏈反應(yīng)而成為不溶物,非曝光部分被顯影液溶解,獲得的圖形與掩模版圖形互補(bǔ)。負(fù)性抗蝕劑的附著力強(qiáng)、靈敏度高、顯影條件要求不嚴(yán),適于低集成度的器件的生產(chǎn)。張家港購買光刻系統(tǒng)量大從優(yōu)
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