光刻-光学曝光

ilabilab
2022-01-14

光学曝光也称为光刻,用特定的波长的光进行辐射,将掩膜版上的图形通过曝光和显影转移到光阻层上的过程。光学曝光可用于制备测量电极,研究材料特性,可用于加工自然界并不存在的特异结构,如左手材料。可用于新型纳米器件和电路的加工。


光学曝光

一.什么是光学曝光

           光学曝光也称为光刻,用特定的波长的光进行辐射,将掩膜版上的图形通过曝光和显影转移到光阻层上的过程。

二.光学曝光能做什么

            1. 光学曝光可用于制备测量电极,研究材料特性

            2.可用于加工自然界并不存在的特异结构,如左手材料。

            3.可用于新型纳米器件和电路的加工。

三.光刻过程概述

            首先,通过金属化过程,在衬底上布置一层仅数纳米厚的金属层,然后在这层金属上覆一层光阻(光刻胶)。这层光刻胶在曝光(一般是紫外线波长的准分子激光)后被特定溶液(显影液)溶解。使特定的光波穿过光掩膜照射在光刻胶上,可以对光刻胶进行选择性照射(曝光)。然后使用前面提到的显影液,溶解掉被照射的区域,这样,光掩膜上的图形就呈现在光刻胶上。通常还将通过烘干措施,改善剩余部分光刻胶的一些性质。

            上述步骤完成后,就可以对衬底进行选择性的刻蚀或离子注入过程,未被溶解的光刻胶将保护衬底在这些过程中不被改变。

             刻蚀或离子注入完成后,将进行光刻的最后一步,即将光刻胶去除,以方便进行半导体器件制造的其他步骤。通常,半导体器件制造整个过程中,会进行很多次光刻流程。生产复杂集成电路的工艺过程中可能需要进行多达50步光刻,而生产薄膜所需的光刻次数会少一些。


四.目前情况

          受光衍射极限的限制,采用常规的光学曝光工艺无法直接实现纳米尺度图形的加工。为适应器件尺寸有微米级逐渐向纳米级的发展,光学曝光所采用的光波波长也从近紫外(NUV)区间的436nm,365nm进入到深紫外(DUV)区间的248nm,193nm。

           与之相关的光学曝光的最小图像分辨率从4-6um提高到现在几十nm,相继发展了248nm深紫外KrF准分子激光与193nmArF准分子激光,193nm浸没式曝光技术,157nm的F2光源以及13.5nm波长的极紫外曝光技术(EUV)。

  五.发展趋势

            目前,先进的光学曝光设备使用非常复杂的技术去提高分辨率,包括

            1.曝光波长向短波方向发展

            2.采用大数值孔径以及沉浸式曝光

            3.进行光学临近效应校正

            4.采用移相掩膜等。

因此,为满足纳米科技发展,怎样通过工艺与技术手段,充分利用光的波动性特点,如光学曝光中存在的衍射与驻波效应等,提高光学曝光的加工精度,用于微纳米结构与器件的制备,已成为科研与产业界共同关注的问题,并取得了长足进步。       



        






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