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    淺析四川光刻機的技術原理

    所屬分類:公司新聞    發布時間: 2020-06-20    作者:
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    光刻工藝是一種很精密的技術,現在隨著成都AG手机娱乐機械設備有限公司小編一起來看看四川光刻機的原理吧!

    四川光刻機

    光刻工藝通過曝光的方法將掩模上的圖形轉移到塗覆於矽片表麵的光刻膠上,然後通過顯影、刻蝕等工藝將圖形轉移到矽片上。

    1、塗膠

    要製備光刻圖形,首先就得在芯片表麵製備一層均勻的光刻膠。截止至2000年5月23日,已經申請的塗膠方麵的美國專利就達118項。在塗膠之前,對芯片表麵進行清洗和幹燥是必不可少的。目前塗膠的主要方法有:甩膠、噴膠和氣相沉積 ,但應用最廣泛的還是甩膠。甩膠是利用芯片的高速旋轉,將多餘的膠甩出去,而在芯片上留下一層均勻的膠層,通常這種方法可以獲得優於+2%的均勻性(邊緣除外)。

    2、四川光刻機之紫外光刻

    目前占光刻技術主導地位的仍然是紫外光刻。按波長可分為紫外、深紫外和極紫外光刻。按曝光方式可分為接觸/接近式光刻和投影式光刻。接觸/接近式光刻通常采用汞燈產生的365~436nm的紫外波段,而投影式光刻通常采用準分子激光器產生的深紫外(248nm)和極紫外光(193nm 和157nm)。 2.1接觸/接近式光刻

    接觸/接近式光刻是發展最早,也是最常見的曝光方式。它采用1:1方式複印掩膜版上的圖形,這類光刻機結構簡單,價格便宜,發展也較成熟,缺點是分辨率不高,通常最高可達1um 左右。此外由於掩膜版直接和光刻膠接觸,會造成掩膜版的沾汙。

    365~436nm的紫外波段,而投影式光刻通常采用準分子激光器產生的深紫外(248nm)和極紫外光(193nm 和157nm)。 2.1接觸/接近式光刻

    接觸/接近式光刻是發展最早,也是最常見的曝光方式。它采用1:1方式複印掩膜版上的圖形,這類光刻機結構簡單,價格便宜,發展也較成熟,缺點是分辨率不高,通常最高可達1um 左右。此外由於掩膜版直接和光刻膠接觸,會造成掩膜版的沾汙。 接觸% 接近式光刻機的分辨率由下式決定:


    式中:λ為曝光的波長,FT為光刻膠的厚度,G為曝光時的接近距離。目前常用的光源為汞% 氙燈所產生的紫外光,常用的三個波段為436nm(g線)、405nm(h線)和365nm(i線)。由下圖可看出這三個波段的強度最高,且紫外光成本低,比較容易獲得,是接觸/接近式光刻的主要光源。

    2.2投影式光刻

    投影式光刻機在現代光刻中占主要地位,據調查顯示,投影式光刻機約占整個光刻設備市場份額的70%以上。其主要優點是分辨率高,不沾汙掩膜版,重複性好,但結構複雜,價格昂貴。 投影式光刻機又分為掃描式和步進式,掃描式采用1:1光學鏡頭,由於掃描投影分辨率不高,約1um左右,加之1*掩膜製備困難,因此80年代中期後就逐步被步進投影光刻機所取代。步進投影光刻機采用縮小投影鏡頭,一般有4:1.5,1.10:1等。 3、粒子束光刻

    由於光學光刻受分辨率限製,要得到分辨率更高的圖形隻能求助於粒子束光刻,因此有人預言21世紀將是粒子束光刻的世紀。常見的粒子束光刻主要有X射線、電子束和離子束光刻。

    3.1X射線光刻

    X射線光刻技術是目前國外研究比較熱門的一種粒子束光刻技術,同光學曝光相比,X射線有著更短的波長,因此有可能獲得分辨率更高的圖形,目前被認為是100nm線條以下半導體器件製造的主要工具。它具有以下優點:(1)景深容易控製;(2)視場大(可達50mm*50mm);(3): 射線對光刻工藝中的塵埃不敏感,因此成品率較高。

    由於X射線的波長很短(通常為0.1~30nm),曝光時的衍射和散射幾乎可以忽略不計,因此可得到較高分辨率的圖形。X射線穿透力很強,目前多數的光學係統不能對它進行反射或折射,因此多采用接近式曝光。

    3.2電子束光刻

    電子束曝光技術是迄今為止分辨率最高的一種曝光手段。電子束光刻的優點是(1)分辨率高;(2)不需要掩膜;(3)不受像場尺寸限製;(4)真空內曝光,無汙染;(5)由計算機控製,自動化程度高。

    目前已研製出多種電子束納米曝光技術,如掃描透射電子顯微鏡(STEM)、掃描隧道顯微鏡(STM)、圓形束、成形束、投影曝光、微電子光柱等。其中STM的空間分辨率最高,橫向可達0.1nm,縱向優於0.01nm,但由於電子束入射光刻膠和襯底後會產生散射,因而限製了實際的分辨率(即鄰近效應)。目前電子束曝光技術中的主導加工技術為圓形電子束和成形電子束曝光,成形電子束目前最小分辨率一般大於100nm,圓形電子束的最高分辨率可達幾個納米。

    電子束光刻采用直接寫的技術,在掩膜版的製備過程中占主要地位。但也正是因為電子束采用直接寫的技術,因此曝光的速度很慢,不實用於大矽片的生產,此外電子束轟擊襯底也會產生缺陷。

    3.3離子束光刻

    離子束光刻和電子束光刻較類似,也是采用直接寫的技術,由於離子的質量比電子重得多,因此隻在很窄的範圍內產生很慢的二次電子,鄰近效應可以忽略,可以得到更高分辨率的圖形(可達20nm)。同樣能量下,光刻膠對離子的靈敏度也要比電子高數百倍,因此比電子束更實用於作光刻工具。但離子束也有一些缺點,如不能聚焦得像電子束一樣細,此外,由於質量較重,使得曝光深度有限,一般不超過0.5um。

    離子束光刻目前主要應用於版的修複,光學掩膜在製作過程中難免會產生一些缺陷,特別是現在的線條越來越細,這些缺陷就更是不可避免。利用聚焦離子束的濺射功能可將版上多餘的鉻斑去掉,也可在離子束掃描過程中,通入一定的化學氣體,將碳或鎢沉積在版上,修補版上不必要的透光斑,提高版的成品率。此外離子束光刻引入的離子注入效應又帶來一些新的未知因數,離子束光刻目前還處於研究當中。

    4、光刻膠

    光刻膠呈現多麵化發展的趨勢,以適應不同應用的需要,如常規的UV光刻膠、深紫外光刻膠、X射線光刻膠、電子束光刻膠及用於深度光刻的光刻膠等。但有一個共同的趨勢就是分辨率和靈敏度越來越高。

    光刻膠分為正膠和負膠,一般認為負膠的分辨率較差,但現在有一些負膠采用堿性顯影液也可複印出與正膠有相似精度的亞微米圖形而不產生膠的膨脹。而通常正膠比負膠的靈敏度低,所需的曝光量是負膠的若幹倍。預計光刻膠的靈敏度極限約為10uJ/cm2,極限分辨率可達10nm。

    成都光刻機

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