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步进扫描光刻机

  步进扫描光刻系统是一种混合设各,融合了扫描投影光刻机和分步重复光刻机技术,是通过使用缩小透镜扫描一个大曝光场图像到晶片上一部分实现的。这种技术在一定程度上缓解了器件特征尺寸减小而半导体晶圆物理尺寸增加的问题。一束聚焦的狭长光带同时扫过掩模版和晶片。这种光刻机的标准曝光尺寸为26 mm×33 mm。一旦扫描和图形转移过程结束,晶片就会步进到下一个曝光区域重复这个过程。使用步进扫描光刻机的优点为:

  (1)增大了曝光场,可以获得较大的芯片尺寸;

  (2)可以在投影掩模版上放多个图形,因而一次曝光可以曝光多个芯片;

  (3)具有整个扫描过程调节聚焦的能力,使透镜缺陷和晶片平整度变化能够得到补偿。

  但是,因为要对晶片和投影掩模版台子的运动进行控制,步进扫描光刻机增加了机械容许偏差控制的要求。

  光刻注意事项给出如下:

  1)基片准备

  由于基片的表面状态对其后所涂胶模的黏附性影响较大,所以一定要保证基片的清洁和干燥,以使得胶模黏附性较好。通常的做法是涂胶前将基片在热板上以150℃的高温烘烤几分钟;也可以增涂增粘剂(HMDS)。

  2)涂胶

  涂胶时要注意将基片放在吸盘正中间,且吸盘水平度较高,否则会影响胶模厚度的均匀性;匀胶时一般先低速旋转将胶模铺开,然后高速决定胶模厚度,一般转速在1000~5 000 rpm。

  3)前烘

  前烘的目的是去除胶模中的绝大部分溶剂,增强胶模的光敏性。还可以改善胶模的均匀性和黏附性。前烘温度不高,一般为100℃左右。

  4)曝光

  曝光是通过具有所要图形的模版,将图形传递到胶模上。光源一般采用汞灯或汞氙灯,所发光波长为紫外。对于正胶来说,曝光使得透光区的大分子链被破坏,显影的时候这部分被去除;而对于负胶来说,曝光使得透光区的小分子发生交连,显影时这部分被保留。所以正、负胶对于同一块模版来说,所刻出的图形是互补的。曝光时应注意的主要问题有,汞灯光源的发光强度、发光波长、发光均匀性、曝光模式及对刻出图形的影响等。由于光刻胶一般是大分子,对光的散射较强,所以光的强度直接决定了厚胶情况下能够到达胶模底部的光能量,这对于图形的质量影响很大,不能靠单纯地依靠增加曝光时间来改进;看发光波长对光刻质量的影响即是看光刻胶对这些波长的光是否敏感,以便选择合适的曝光机。例如汞灯发出的光—般为320~450 nm,而汞氙灯却可以发出200多nm的光。发光均匀性直接影响了曝光质量、显影时间、图形均匀性等。曝光模式一般分为真空接触、硬接触、软接触等。其中真空接触精度最高,但对模版损坏较大,一般在需要高分辨率时使用。而硬接触和软接触则可以在所刻图形尺寸较大时使用。

  5)显影

  显影即是将胶模中的小分子(正胶是指透光部分,负胶指其非透光部分)溶解到显影液的过程。显影受温度影响较大,一般需要的温度是23℃±0.5℃。显影时间一般控制在1min左右。

  6)后烘

  后烘又称坚膜。目的是去除残留的胶溶剂,增加胶模与基片的黏附性和抗蚀性。后烘温度一股在90~140℃。上限温度以胶模不发生熔融变形为准。如果刻蚀需要硬掩模(如二氧化硅、氮化硅)的话,则可以通过光刻将图形转移到这些硬掩模上,再进行刻蚀,得到所要的图案。

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