什么是光学光刻?

光刻是通常用于制造计算机芯片的化学过程。 通常用硅制成的扁平晶片被蚀刻成图案以形成集成电路。 通常,该过程包括用化学抗蚀剂材料涂覆晶片。 然后去除抗蚀剂以露出电路图案,并对表面进行蚀刻。 去除抗蚀剂的方式包括将光敏抗蚀剂暴露于可见光或紫外线(UV),这是术语“光刻”的来源。

光学光刻的主要因素是光。 与摄影非常相似,此过程涉及将光敏化学品暴露于光束中,以形成图案化的表面。 但是,与摄影不同,光刻技术通常使用聚焦的可见光束(或更常见的是UV光束)在硅晶圆上形成图案。

光刻的第一步是用化学抗蚀剂材料涂覆晶片表面。 该粘性液体在晶片上形成光敏膜。 有两种类型的抗蚀剂,正性和负性。 正性抗蚀剂会在曝光的所有区域溶解在显影剂溶液中,而负性抗蚀剂则会在避光的区域溶解。 负性抗蚀剂在此过程中更常用,因为与正性相比,它在显影液中变形的可能性较小。

光刻的第二步是将抗蚀剂曝光。 该过程的目标是在晶片上创建图案,因此光不会在整个晶片上均匀发射。 通常由玻璃制成的光掩模通常用于在开发人员不想暴露的区域阻挡光线。 透镜通常也用于将光聚焦在掩模的特定区域上。

在光学光刻中使用光掩模的方式有三种。 首先,可以将它们压在晶片上以直接阻挡光。 这称为接触印刷 。 掩模或晶圆上的瑕疵可能会使光线进入抗蚀剂表面,从而干扰图案分辨率。

其次,可以将掩模保持在紧邻晶片的位置,但是不能触摸晶片。 此过程称为邻近印刷 ,可减少来自掩模缺陷的干扰,并且还可以使掩模避免与接触印刷相关的一些额外磨损。 该技术会在掩模和晶圆之间产生光衍射,这也可能降低图案的精度。

第三种也是最常用的光学光刻技术称为投影印刷 。 此过程将掩模设置在距晶片更大的距离处,但是在两者之间使用透镜来瞄准光并减少扩散。 投影打印通常会创建最高分辨率的图案。

在光刻胶曝光后,光学光刻涉及两个最后步骤。 通常用显影剂溶液洗涤晶片以去除正性或负性抗蚀剂材料。 然后,通常在抗蚀剂不再覆盖的所有区域中蚀刻晶片。 换句话说,材料“抵抗”了蚀刻。 这使部分晶圆被蚀刻而其他部分则变得光滑。

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