广州材料刻蚀技术

铝（Aluminium）是一种银白色轻金属，密度为2.70g/cm3。熔点660℃。易溶于稀硫酸、硝酸、盐酸、氢氧化钠和氢氧化钾溶液，难溶于水。在常温下能形成一层防止金属腐蚀的氧化膜。铝的湿法刻蚀溶液主要是磷酸、硝酸、醋酸以及水的混合溶液，其中，磷酸为主腐蚀液，硝酸为氧化剂、催化剂，醋酸作缓冲剂、活性剂，改善表面压力；腐蚀液温度越高，腐蚀速率越快。光刻工艺使用的光源为紫外全谱，之后慢慢发展到使用G线和I线紫外光作为光源。在G线和I线光刻工艺中，光刻胶的基体材料主要为酚醛树脂，其由对甲酚、间甲酚与甲醛缩合得到，采用的感光化合物为重氮萘醌化合物。其曝光显影机理主要为：（1）在未曝光区，重氮萘醌与光刻胶基体酚醛树脂会形成分子间氢键、静电相互作用等，从而起到抑制溶解的作用；（2）在曝光区，重氮萘醌在光照条件下分解生成羧酸，进而易与碱性的TMAH显影液发反应，起到促进光刻胶溶解的作用。TMAH溶液相较于氢氧化钾水溶液等碱性溶液，其不含金属离子，在先进制程中可以减小因金属离子带来的缺陷问题。曝光后烘烤是化学放大胶工艺中关键，也是反应机理复杂的一道工序。广州材料刻蚀技术

泛曝光是在不使用掩膜的曝光过程，会对未暴露的光刻胶区域进行曝光，从而可以在后续的显影过程被溶解显影。为了使光刻胶轮廓延伸到衬底，(衬底附近)光刻胶区域也应获得足够的曝光剂量。泛曝光的剂量过大并不会影响后续的工艺过程，因为曝光区域的光刻胶在反转烘烤过程中已经不再感光。因此，我们建议泛曝光的剂量至少是在正胶工艺模式下曝光相同厚度的光刻胶胶膜所需要剂量的两到三倍。特别是在厚胶的情况下(>3um胶厚)，在泛曝光时下面这些情况也要考虑同样的事情，这也与后正胶的曝光相关:由于光刻胶在反转烘烤步骤后是不含水分，而DNQ基光刻胶的曝光过程是需要水的，因此在泛曝光前光刻胶也需时间进行再吸水过程。由于泛曝光的曝光剂量较大，曝光过程中氮的释放可能导致气泡或裂纹的形成。氧化硅材料刻蚀代工氧等离子普遍用于光刻胶去除。

在光刻胶技术数据表中，会给出一些参考的曝光剂量值，通常，这里所写的值是用单色i-线或者BB-UV曝光。正胶和负胶的光反应通常是一个单光子过程与时间没太大关系。因此，在原则上需要多长时间(从脉冲激光的飞秒到接触光刻的秒到激光干涉光刻的小时)并不重要，作为强度和时间的产物，作用在在光刻胶上的剂量是光强与曝光时间的产物。在增加光强和光刻胶厚度较大的时候，必须考虑曝光过程中产生的热量和气体（如正胶和图形反转胶中的N2排放）从光刻胶膜中排出时间因为热量和气体会导致光刻胶膜产生热和机械损伤。衬底的反射率对光刻胶膜实际吸收的曝光强度有影响，特别是对于薄的光学光刻胶膜。玻璃晶圆的短波光强反射约10%，硅晶片反射约30%，金属薄膜的反射系数可超过90%。哪一种曝光剂量是“比较好”也取决于光刻工艺的要求。有时候稍微欠曝光可以减小这种衬底反射带来的负面影响。在厚胶情况下，足够的曝光剂量是后续合理的较短显影时间的保障。

光刻胶原料是光刻胶产业的重要环节，原料的品质也决定了光刻胶产品品质。光刻胶上游原材料是指光刻胶化学品一级原料，可以细分为感光剂、溶剂、成膜树脂及添加剂（助剂、单体等）。在典型的光刻胶组分中，一般溶剂含量占到65%-90%，成膜树脂占5%-25%，感光剂及添加剂占15%以下。我国对光刻胶及化学品的研究起步较晚，尽管取得了一定成果，但技术水平仍与国际水平相差较大，作为原料的主要化学品仍然需要依赖进口。同时在当前市场中，受光刻胶产品特性影响，光刻胶用原材料更偏向于客制化产品，原材料需要满足特定的分析结构、分子量、纯度以及粒径控制等。湿法刻蚀包括三个基本过程：刻蚀、冲洗和甩干。

曝光显影后存留在光刻胶上的图形（被称为当前层（currentlayer）必须与晶圆衬底上已有的图形（被称为参考层（referencelayer））对准。这样才能保证器件各部分之间连接正确。对准误差太大是导致器件短路和断路的主要原因之一，它极大地影响器件的良率。在集成电路制造的流程中，有专门的设备通过测量晶圆上当前图形（光刻胶图形）与参考图形（衬底内图形）之间的相对位置来确定套刻的误差（overlay）。套刻误差定量地描述了当前的图形相对于参考图形沿X和Y方向的偏差，以及这种偏差在晶圆表面的分布。与图形线宽（CD）一样，套刻误差也是监测光刻工艺好坏的一个关键指标。理想的情况是当前层与参考层的图形正对准，即套刻误差是零。为了保证设计在上下两层的电路能可靠连接，当前层中的某一点与参考层中的对应点之间的对准偏差必须小于图形间距的1／3。湿法腐蚀多为各向同性腐蚀。北京微纳加工工艺

湿法蚀刻工艺的原理是使用化学溶液将被刻蚀固体材料转化为液体化合物。广州材料刻蚀技术

随着光刻对准技术的发展，一开始只是作为评价及测试光栅质量的莫尔条纹技术在光刻对准中的应用也得到了更深层的开发。起初，其只能实现较低精度的人工对准，但随着细光栅衍射理论的发展，利用莫尔条纹相关特性渐渐也可以在诸如纳米压印光刻对准等高精度对准领域得到应用。莫尔条纹是两条光栅或其他两个物体之间，当它们以一定的角度和频率运动时，会产生干涉条纹图案。当人眼无法看到实际物体而只能看到干涉花纹时，这种光学现象就是莫尔条纹。L.Rayleigh对这个现象做出了解释，两个重叠的平行光栅会生成一系列与光栅质量有关的低频条纹，他的理论指出当两个周期相等的光栅栅线以一定夹角平行放置时，就会产生莫尔条纹，而周期不相等的两个光栅栅线夹角为零（栅线也保持平行）平行放置时，也会产生相对于光栅周期放大的条纹。广州材料刻蚀技术