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巢湖治疗生殖器疱疹的三甲医院

2019-09-23 02:37 编辑:达书峰

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  光刻集成电路最重要加工工艺,他作用,如同金工车间中车床作用。在整个芯片制造工艺中,几乎每个工艺实施,都离不开光刻技术♀刻也制造芯片最关键技术,他占芯片制造成本%以上。在如今科技与社会发展中,光刻技术增长,直接关系到大型计算机运作等高科技领域。

  光刻技术与我们生活息息相关,我们用手机,电脑等各种各样电子产品,里面芯片制作离不开光科技束。如今世界个信息社会,各种各样信息流在世界流动▲光刻技术保证制造承载信息载体。在社会上拥有不可替代作用。

  光刻技术原理

  光刻就把芯片制作所需要线路与功能区做出来。利用光刻机发出光通过具有图形光罩对涂有光刻胶薄片曝光,光刻胶见光后会发生性质变化,从而使光罩上得图形复印到薄片上,从而使薄片具有电子线路图作用。这就殊刻作用,类似照相机照相。照相机拍摄照片印在底片上,而光刻刻不照片,而电路图和其他电子元件。

  光刻技术种精密微细加工技术℃光刻技术采用波长为~澳紫外光作为图像信息载体,以光致抗光刻技术蚀剂为中间(图像记录)媒介实现图形变换、转移和处理,最终把图像信息传递到晶片(主要指硅片)或介质层上种工艺。

  在广义上,光刻包括光复印和刻蚀工艺两个主要方面:

  、光复印工艺:经曝光系统将预制在掩逆上器件或电路图形按所要求位置,精确传递到预涂在晶片表面或介质层上光致抗蚀剂薄层上。

  、刻蚀工艺:利用化学或物理方法,将抗蚀剂薄层未掩蔽晶片表面或介质层除去,从而在晶片表面或介质层上获得与抗蚀剂薄层图形完全致图形。集成电路各功能层立体重叠,因而光刻工艺总多次反复进行。例如,大规模集成电路要经过约次光刻才能完成各层图形全部传递。

  光刻技术在狭义上,光刻工艺仅指光复印工艺。

  光刻技术发展

  年,贝尔实验室发明第只点接触晶体管∮此光刻技术开始发展。

  年,世界上第架晶体管计算机诞生,提出光刻工艺,仙童半导体研制世界第个适用单结构硅晶片。

  年代,仙童提出CMOS IC制造工艺,第台IC计算机IBM,并且建立世界上第台英寸集成电路生产线,美国GCA公司开发出光学图形发生器和分布重复精缩机。

  年代,GCA开发出第台分布重复投影曝光机,集成电路图形线宽从.μm缩小到.μm节点。

  年代,美国SVGL公司开发出第代步进扫描投影曝光机,集成电路图形线宽从.μm缩小到.μm节点。

  年代,n年,Cano着手mm晶圆曝光机,推出EXL和L步进机; ASML推出FPA,nm波长步进扫描曝光机♀学光刻分辨率到达nm“极限”。

  年以来,在光学光刻技术努力突破分辨率“极限”同时,NGL正在研究,包括极紫外线光刻技术,电子束光刻技术,X射线光刻技术,纳米压印技术等。

  光学光刻技术

  光学光刻通过广德照射用投影方法将掩模上大规模集成电路器件结构图形画在涂有光刻胶硅片上,通过光照射,光刻胶成分发生化学反应,从而生成电路图。限制成品所能获得最小尺寸与光刻系统能获得分辨率直接相关,而减小照射光源波长提高分辨率最有效途径。因为这个原因,开发新型短波长光源光刻机直各个国家研究热点。

  除此之外,根据光干涉特性,利用各种波前技术优化工艺参数也提高分辨率重要手段。这些技术运用电磁理论结合光刻实际对曝光成像进行深入分析所取得突破。其中有移相掩膜、离轴照明技术、邻近效应校正等。运用这些技术,可在目前技术水平上获得更高分辨率光刻图形。

  世纪—年代,光刻设备主要采用普通光源和汞灯作为曝光光源,其特征尺寸在微米级以上。年代以来,为适应IC集成度逐步提高要求,相继出现g谱线、h谱线、I谱线光源以及KrF、ArF等准分子激光光源。目前光学光刻技术发战向主要表现为缩短曝光光源波长、提高数值孔径和改进曝光方式。

  移相掩模

  光刻分辨率取决于照明系统部分相干性、掩模图形空间频率和衬比及成象系统数值孔径等。相移掩模技术应用有可能用传统光刻技术和i线光刻机在最佳照明下刻划出尺寸为传统方法之半图形,而且具有更大焦深和曝光量范围。相移掩慕法有可能克服线/间隔图形传统光刻方法局限性。

  随着移相掩模技术发展,涌现出众多种类, 大体上可分为交替式移相掩膜技术、衰减式移相掩模技术;边缘增强型相移掩模, 包括亚分辨率相移掩模和自对准相移掩模;无铬全透明移相掩模及复合移相方式( 交替移相+ 全透明移相+ 衰减移相+ 二元铬掩模) 几类。尤其以交替型和全透明移相掩脑分辨率改善最显著, 为实现亚波长光刻创造有利条件。

  全透明移相掩哪特点利用大于某宽度透明移相器图形边缘光相位突然发生度变化, 在移相器边缘两侧衍射场干涉效应产生个形如“刀刃”光强分布, 并在移相器所有边界线上形成光强为零暗区, 具有微细线条分为二分裂效果, 使成像分辨率提高近 倍。

  光学曝光技术潜力, 无论从理论还实践上看都令人惊叹, 不能不刮目相看。其中利用控制光学曝光过程中光位相参数, 产生光干涉效应,部分抵消限制光学系统分辨率衍射效应波前面工程为代表分辨率增强技术起到重要作用, 包括: 移相掩模技术、光学邻近效应校正技术、离轴照明技术、光瞳空间滤波技术、驻波效应校正技术、离焦迭加增强曝光技术、表面成像技术及多级胶结构工艺技术。在实用化方面取得最引人注目进展要数移相掩模技术、光学邻近效应校正技术和离轴照明技术, 尤其浸没透镜曝光技术上突破和两次曝光技术应用, 为分辨率增强技术应用更创造有利条件。

  电子束光刻

  电子束光刻技术微型技术加工发展关键技术,他在纳米制造领域中起着不可替代作用$子束光刻主要刻画微小电路图,电路通常以纳米微单位$子束光刻技术不需要掩膜,直接将会聚电子束斑打在表面涂有光刻胶衬底上。

  电子束光刻技术要应用于纳米尺度微小结构加工和集成电路光刻,必须解决几个关键技术问题:电子束高精度扫描成像曝光效率低;电子在抗蚀剂和基片中散射和背散射现象造成邻近效应;在实现纳米尺度加工中电子抗蚀剂和电子束曝光及显影、刻蚀等工艺技术问题。

  实践证明,电子束邻近效应校正技术、电子束曝光与光学曝光系统匹配和混合光刻技术及抗蚀剂曝光工艺优化技术应用,种提高电子束光刻系统实际光刻分辨能力非常有效办法$子束光刻最主要就金属化剥离,第步在光刻胶表面扫描到自己需要图形≮二部将曝光图形进行显影,去除未曝光部分,第三部在形成图形上沉淀金属,第四部将光刻胶去除,在金属剥离过程中,关键在于光刻工艺胶型控制。最好使用厚胶,这样有利于胶剂渗透,形成清晰形貌。

  聚焦粒子束光刻

  聚焦离子束(Focused Ion beam, FIB)系统利用电透镜将离子束聚焦成非常小尺寸显微切割仪器,她原理与电子束光刻相近,不过有电子变成离子。目前商业用途系统离子束为液态金属离子源,金属材质为镓,因为镓元素具有熔点低、低蒸气压、及良好抗氧化力;典型离子束显微镜包括液相金属离子源、电透镜、扫描电极、二次粒子侦测器、-轴向移动试片基座、真空系统、抗振动和磁场装置、电子控制面板、和计算机等硬设备,外加电场于液相金属离子源 可使液态镓形成细小尖端,再加上负电场(Extractor) 牵引尖端镓,而导出镓离子束,在般工作电压下,尖端电流密度约为埃- Amp/cm,以电透镜聚焦,经过连串变化孔径 (Automatic Variable Aperture, AVA)可决定离子束大小,再经过二次聚焦至试片表面,利用物理碰撞来达到切割之目。

  在成像方面,聚焦离子束显微镜和扫描电子显微镜原理比较相近,其中离子束显微镜试片表面受镓离子扫描撞击而激发出二次电子和二次离子影像来源,影像分辨率决定于离子束大小、带电离子加速电压、二次离子讯号强度、试片接地状况、与仪器抗振动和磁场状况,目前商用机型影像分辨率最高已达 nm,虽然其分辨率不及扫描式电子显微镜和穿透式电子显微镜,但对于定点结构分析,它没有试片制备问题,在工作时间上较为经济。

  聚焦离子束投影曝光除前面已经提到曝光灵敏度极高和没有邻近效应之外还包括焦深大于曝光深度可以控制。离子源发射离子束具有非常好平行性,离子束投影透镜数值孔径只有.,其焦深可达μm,也就说,硅片表面任何起伏在μm之内,离子束分辨力基本不变▲光学曝光焦深只有~μm为。她主要作用就在电路上进行修补 ,和生产线制成异持析或者进行光阻切割。

  EUV 光刻技术

  在微电子技术发展历程中,人们直在研究开发新IC制造技术来缩小线宽和增大芯片容量。我们也普遍把软X射线投影光刻称作极紫外投影光刻。在光刻技术领域我们科学家们对极紫外投影光刻EUV技术研究最为深入也取得突破性进展,使极紫外投影光刻技术最有希望被普遍使用到以后集成电路生产当中。它支持nm以及更小线宽集成电路生产使用。

  EUV目前距实用化最近种深亚微米光刻技术〃长为nm准分子激光光刻技术也将近期投入应用。如果采用波长为nmEUV,则可得到.um细条。

  在年左右已经有前辈们就EUV技术进行理论上探讨并做许多相关实验。近十年之后微电子行业发展受到重重阻碍才致人们有忧患意识、且从微电子技术发展过程能判断出,若不早日推出极紫外光刻技术来对当前芯片制造方法做出全面改进,将使整个芯片工业处在岌岌可文地步。

  EUV系统主要由四部分构成:极端紫外光源;反射投影系统;光刻腻(mask);能够用于极端紫外光刻涂层(photo-resist)。

  极端紫外光刻技术所使用光刻机对准套刻精度要达到nm,其研发和制造原理实际上和传统光学光刻在原理上十分相似≡光刻机研究重点要求定位要极其快速精密以及逐场调平调焦技术,因为光刻机在工作时拼接图形和步进式扫描曝光次数很多』仅如此入射对准光波信号采集以及处理问题还需要解决。

  EUV技术当前状况

  EUV技术进展还比较缓慢,而且将消耗大量资金。尽管目前很少厂商将这项技术应用到生产中,但极紫外光刻技术却直近些年来研究热点,所有厂商对这项技术也都充满期盼,希望这项技术能有更大进步,能够早日投入大规模使用。

  各家厂商都清楚,半导体工艺向往下刻,使用EUV技术必须〃长越短,频率越高,光能量正比于频率,反比于波长~因为频率过高,传统光溶胶直接就被打穿。现在,半导体工艺发展已经被许多物理学科从各个方面制约。

  在nm工艺蚀刻方面,EUV技术已经展现出些特点所以现在EVU技术要突破,从外部支持来讲,要换光溶胶,但合适直没找到[]▲从EUV技术自身来讲,同时尽可能想办法降低输出能量。

  目前EUV光刻技术存在问题:

  、造价太高,高达万美元,比nm ArF浸没式光刻机贵;

  、未找到合适光源;

  、没有无缺陷掩模;

  、未研发出合适光刻胶;

  、人力资源缺乏;

  、能用于nm工艺早期开发工作。

  EUV光刻技术前景

  在摩尔定律规律下,以及在如今科学技术快速发展信息时代,新代光刻技术就应该被选择和研究,在当前微电子行业最为人关注,而在这些高新技术当中,极紫外光刻与其他技术相比又有明显优势。极紫外光刻分辨率至少能达到nm以下,且更容易收到各集成电路生产厂商青睐,因为极紫外光刻传统光刻技术拓展,同时集成电路设计人员也更喜欢选择这种全面符合设计规则光刻技术。极紫外光刻技术掩哪制造难度不高,具有定产量优势。

  EUV光刻技术设备制造成本十分高昂,包括掩模和工艺在内诸多方面花费资金都很大。同时极紫外光刻光学系统设计和制造也极其复杂,存在许多尚未解决技术问题,但对这些难关解决方案正在研究当中,旦将这些难题解决,极紫外光刻技术在大规模集成电路生产应用过程中就不会有原理性技术难关。

  X射线光刻技术

  年,德国物理学家伦琴首先发现X射线,也因此获得诺贝尔物理学奖。X射线种与其他粒子样具有波窿象性电磁波,可以重原子能级跃迁或着加速电子与电磁场耦合辐射产物。X射线波长极短,年X射线被最早提出用于光刻技术上,X射线在用于光刻时波长通常在.到.nm之间,它极强穿透性决定它在厚材料上也能定义出高分辨率图形。

  X射线光刻基础工艺

  X射线波长极短,使得其不会发生严重衍射现象。我们在使用X射线进行曝光时对波长选择受到定因素限制,在曝光过程中,光刻胶会吸收X射线光子,而产生射程随X射线波长变化而相继改变光电子,这些光电子会降低光刻分辨率,X射线波长越短,光电子射程越远,对光刻越不利。因此增加X射线波长有助于提高光刻分辨率。然而长波长X射线会加宽图形线宽,考虑多种因素影响,通常只能折中选择X射线波长。

  今年来研究发现,当图形线宽小到定程度时(般为.μm以下),被波导效应影响,最终得到图形线宽要小于实际掩模图形,因此X光刻分辨率也受到掩逆与晶圆间距大小影响。

  除此之外,还需要大量实验研究来解决X射线光刻图形微细加工时对图形质量造成影响诸多因素。

  射线光刻掩模

  在后光学光刻技术中,其最主要且最困难技术就掩模制造技术,其中:光刻非常困难,妨碍技术发展难题之。所以说,我们认为掩模开发对于其应用于工业发展重要环节,也决定成败关键。在过去发展中,科学家对其已经得到巨大发展,也有些新型材料发现以及应用,有些已经在实验室中得以实践,但对于工业发展还没有什么重大成就。

  X射线掩哪基本结构包括薄膜、吸收体、框架、衬底,其中薄膜衬基材料般使用Si、SiC、金刚石。吸收体主要使用金、钨等材料,其结构图如往示:

  对于掩哪性能要求如下:

  、要能够使X射线以及其他光线有效透过,且保障其有足够机械强度,具有高X射线吸收性,且要足够厚。

  、保障其高宽比量,且其要有高度分辨率以及反差。

  、对于其掩哪尺寸要保障其精度,要没有缺陷或者缺陷较少。

  对于衬基像SiN膜常使用低压CVD,而常使用蒸发溅射电镀等方法制造吸收体。为提高X射线掩模质量需要正确选择材料、优化工艺。

  X射线光刻技术不仅拥有高分辨率,并且有高出产率优点。通过目前对X射线光刻技术应用现状来看,要将投入量产,使其在大规模或超大规模IC电路生产中发挥更重要作用,突破高精度图形掩模技术难关已经如同箭在弦上。

  纳米压印光刻技术

  纳米压印技术美国普林斯顿大学华裔科学家周郁在 世纪 年首先提出。这项技术具有生产效率高、成本低、工艺过程简单等优点, 已被证实纳米尺寸大面积结构复制最有前途下代光刻技术之。目前该技术能实现分辨率达 nm以下水平。纳米压印技术主要包括热压印、紫外压印以及微接触印刷。

  纳米压印技术加工聚合物结构最常用方法, 它采用高分辨率电子束等方法将结构复杂纳米结构图案制在印章上, 然后用预先图案化印章使聚合物材料变形而在聚合物上形成结构图案。

  、热压印技术

  纳米热压印技术在微纳米尺度获得并行复制结构种成本低而速度快方法∶技术在高温条件下可以将印章上结构按需复制到大表面上, 被广泛用于微纳结构加工。整个热压印过程必须在气压小于Pa 真空环境下进行, 以避免由于空气气泡存在造成压印图案畸变,热压印印章选用SiC 材料制造, 这由于SiC非常坚硬, 减小压印过程中断裂或变形可能性。

  此外SiC 化学性质稳定, 与大多数化学药品不起反应, 因此便于压印结束后用不同化学药品对印章进行清洗。在制作印章过程中, 先在SiC 表面镀上层具有高选比( &) 铬薄膜, 作为后序工艺反应离子刻蚀刻蚀掩模, 随后在铬薄膜上均匀涂覆ZEP 抗蚀剂, 再用电子束光刻在ZEP 抗蚀剂上光刻出纳米图案。为打破SiC 化学键, 必须在SiC 上加高电压。最后在V 直流电压下, 用反应离子刻蚀在SiC 表面得到具有光滑刻蚀表面和垂直面型纳米图案。

  整个热压印过程可以分为三个步骤:

  ( ) 聚合物被加热到它玻璃化温度以上。这样可减少在压印过程中聚合物粘性, 增加流动性,在定压力下, 就能迅速发生形变~温度太高也没必要, 因为这样会增加升温和降温时间, 进而影响生产效率, 而对模压结构却没有明显改善, 甚至会使聚合物弯曲而导致模具受损。同时为保证在整个压印过程中聚合物敝相同粘性, 必须通过加热器控制加热温度不变。

  () 在印章上施加机械压力, 约为 ~KPa[ ] 。在印章和聚合物间加大压力可填充模具中空腔。

  () 压印过程结束后, 整个叠层被冷却到聚合物玻璃化温度以下, 以使图案固化, 提供足够大机械强度, 便于脱模。然后用反应离子刻蚀将残余聚合物( PM?MA) 去掉, 腻上纳米图案完整地转移到硅基底表面聚合物上, 再结合刻蚀技术把图形转移到硅基底上。

  、紫外压印光刻技术

  紫外压印工艺将单体涂覆衬底和透明印章装载到对准机中, 在真空环境下被固定在各自卡盘上”衬底和印章光学对准完成后, 开始接触压印。透过印章紫外曝光促使压印区域聚合物发生聚合和固化成型。

  与热压印技术相比, 紫外压印对环境要求更低, 仅在室温和低压力下就可进行,从而使用该技术生产能大大缩短生产周期, 同时减小印章磨损。由于工艺过程需要, 制作紫外压印印章要求使用能被紫外线穿过材料。

  以往紫外压印工艺中印章用PDMS 材料涂覆在石英衬底上制作而成。PDMS 种杨式模数很小弹性体, 用它制作软印章能实现高分辨率。然而在随后试验中发现由于PDMS 本身物理软性, 在压印过程中在外界低压力下也很容易发生形变, 近来, 法国国家纳米结构实验室提出使用种 层结构软性印章, 以减小紫外压印印章形变。

  该印章使用mm 厚石英衬底, 中间层厚度为mm PDMS 缓冲层, 顶层由PMMA 构成。具体制作印章步骤先将PMMA 均匀涂覆在被离子激活PDMS 材料上, 在PMMA 上镀上层nm厚锗薄膜作为后续工艺中刻蚀掩模, 再在锗薄膜上涂覆对电子束灵敏度高抗蚀剂, 随后用电子束光刻及反应离子刻蚀就可在印章顶层PMMA 上得到高纵横比图案, 最后将残余锗薄膜移去即可。使用该方法可以在敝高分辨榭鱿麓蟠筇岣哂≌坚硬度, 减小印章压印形变。

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