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半导体工艺之下一代平板印刷(七)
2024年12月23日 09:41   浏览:125   来源:小萍子

解决这些问题的一个方法是光罩(如下图所示)。光罩是一个薄层的光学中性聚合物,拉伸在一个框架上。框架设计为适合掩模或光栅。光罩在掩模制作和清洁后安装在掩模或光栅上。一旦就位,光罩膜是收集环境中任何污垢或灰尘的表面。膜高于掩模表面的高度使污垢颗粒远离掩模的焦点平面。实际上,这些颗粒对曝光光线是透明的。

光罩的另一个好处是消除了掩模表面的划痕,因为表面被覆盖了。第三个好处是,光罩化的掩模或光栅不需要在过程中清洁。对于一些应用,光罩膜被赋予了抗反射涂层,这有助于在反射性晶圆表面上成像小几何形状。这些好处可以转化为晶圆排序产量增加5至30%。


光罩膜由硝酸纤维素(NC)或醋酸纤维素(AC)制成。NC膜用于宽带曝光源(340至460纳米)的曝光系统中,而AC膜用于中紫外应用。在248至193纳米范围内,使用特氟龙AF或Cytop。膜很薄(0.80至2.5微米),必须对曝光波长有高透射率。一个典型的光罩将对曝光波长的峰值有超过99%的透射率。光罩的有效性需要严格的厚度控制,精度为±800埃,并且控制颗粒直径小于25微米。


光罩膜是通过旋涂技术制成的。光罩材料溶解在溶剂中,然后旋涂在刚性基底上,如玻璃板。这与旋涂光刻胶到晶圆上的技术相同。通过溶液的粘度和旋涂机的转速来控制膜的厚度。膜从基底上取下并固定在框架上。框架的形状由掩模或光栅的大小和形状决定。清洁度控制需要10级或更好的无尘室和防静电包装。


表面问题

晶圆表面上的几个条件影响小图像的分辨率。反射表面层的反射、拓扑变化的增加以及多层堆叠的蚀刻都需要特殊的工艺步骤或“调整”工艺。


光刻胶光散射

除了光辐射从晶圆表面反射外,辐射还倾向于扩散到光刻胶中,导致图像定义不良。扩散量与光刻胶厚度成正比。一些添加到光刻胶中以增加辐射吸收的添加剂也会增加辐射扩散量,从而降低图像分辨率。


亚表面反射率

高强度曝光辐射理想地以90°角对准晶圆表面。当这种理想情况存在时,曝光波直接向上和向下在光刻胶中反射,留下一个定义良好的曝光图像(如下图所示)。在现实中,一些曝光波以非90°角传播,并曝光光刻胶中不需要的部分。

这种亚表面反射率随着表面层材料和表面光滑度的变化而变化。金属层,特别是铝和铝合金,具有更高的反射性能。沉积过程的目标是实现一致且光滑的表面,以控制这种反射形式。


反射问题在具有许多台阶的晶圆上加剧,也称为多变的拓扑。台阶的侧壁以角度将辐射反射到光刻胶中,导致图像分辨率差。一个特别的问题是在台阶处的光干涉,导致图案在穿过台阶时出现“缺刻”(如下图所示)。


抗反射涂层

在光刻胶之前喷涂到晶圆表面的抗反射涂层(ARC)(如下图所示)可以帮助图案制作小图像。ARC层为掩模过程带来几个优势。首先是表面平整化,这反过来使光刻胶层更加平整。其次,ARC减少了从表面到光刻胶的光散射,这有助于小图像的定义。ARC还可以最小化驻波效应并改善图像对比度。后一种好处来自于具有适当ARC的增加曝光宽容度。


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