第三代为扫描投影式光刻机。中间掩模版上的版图通过光学透镜成像在基片表面,有效地提高了成像质量,投影光学透镜可以是1∶1,但大多数采用精密缩小分步重复曝光的方式(如1∶10,1∶5,1∶4)。IC版图面积受限于光源面积和光学透镜成像面积。光学曝光分辨率增强等光刻技术的突破,把光刻技术推进到深亚微米及百纳米级。第四代为步进式扫描投影光刻机。以扫描的方式实现曝光,采用193nm的KrF准分子激光光源,分步重复曝光,将芯片的工艺节点提升一个台阶。实现了跨越式发展,将工艺推进至180~130nm。随着浸入式等光刻技术的发展,光刻推进至几十纳米级。第五代为EUV光刻机。采用波长为13.5nm的激光等离子体光源作为光刻曝光光源。即使其波长是193nm的1/14,几乎逼近物理学、材料学以及精密制造的极限。湿法刻蚀具有非常好的选择性和高刻蚀速率。广东材料刻蚀工艺

高精度的微细结构可以通过电子束直写或激光直写制作,这类光刻技术,像“写字”一样,通过控制聚焦电子束(光束)移动书写图案进行曝光,具有比较高的曝光精度,但这两种方法制作效率极低,尤其在大面积制作方面捉襟见肘,目前直写光刻技术适用于小面积的微纳结构制作。近年来,三维浮雕微纳结构的需求越来越大,如闪耀光栅、菲涅尔透镜、多台阶微光学元件等。据悉,某公司新上市的手机产品中人脸识别模块就采用了多台阶微光学元件,以及当下如火如荼的无人驾驶技术中激光雷达光学系统也用到了复杂的微光学元件。这类精密的微纳结构光学元件需采用灰度光刻技术进行制作。直写技术,通过在光束移动过程中进行相应的曝光能量调节,可以实现良好的灰度光刻能力。紫外光刻代工光刻技术的进步为物联网和人工智能提供了硬件支持。

UV-LED光源作为一种新兴光源,近几年技术获得了极大的进步,在光刻机上同样作为光源使用。与传统汞灯相比,具有光强更高、稳定性更好的特点,可节省电能约50%,寿命延长5倍~10倍。一支汞灯的使用寿命通常在800~1000h,在进行工业生产中,通常24h保持工作状态,能耗极大,随着持续使用光强快速衰减,需要根据工艺需求不断对汞灯位置进行校正,调节光强大小以满足曝光时光强求。UV-LED光源采用电子快门技术,曝光结束后LED自动关闭,间断性的使用极大地延长了LED的使用时间,曝光光强可以通过调节灯珠功率实现,操作简单方便。套刻精度(OverlayAccuracy)的基本含义是指前后两道光刻工序之间两者图形的对准精度,如果对准的偏差过大,就会直接影响产品的良率。一般光刻机厂商会提供每台设备的极限套刻精度。套刻精度作为是光刻机的另一个非常重要的技术指标,不同光刻机会采用不同的对准系统,与此同时每层图形的对准标记也有所不同。
基于掩模板图形传递的光刻工艺可制作宏观尺寸的微细结构,受光学衍射的极限,适用于微米以上尺度的微细结构制作,部分优化的光刻工艺可能具有亚微米的加工能力。例如,接触式光刻的分辨率可能到达0.5μm,采用深紫外曝光光源可能实现0.1μm。但利用这种光刻技术实现宏观面积的纳米/亚微米图形结构的制作是可欲而不可求的。近年来,国内外比较多学者相继提出了超衍射极限光刻技术、周期减小光刻技术等,力求通过曝光光刻技术实现大面积的亚微米结构制作,但这类新型的光刻技术尚处于实验室研究阶段。光刻技术革新正带领着集成电路产业的变革。

基于光刻工艺的微纳加工技术主要包含以下过程:掩模(mask)制备、图形形成及转移(涂胶、曝光、显影)、薄膜沉积、刻蚀、外延生长、氧化和掺杂等。在基片表面涂覆一层某种光敏介质的薄膜(抗蚀胶),曝光系统把掩模板的图形投射在(抗蚀胶)薄膜上,光(光子)的曝光过程是通过光化学作用使抗蚀胶发生光化学作用,形成微细图形的潜像,再通过显影过程使剩余的抗蚀胶层转变成具有微细图形的窗口,后续基于抗蚀胶图案进行镀膜、刻蚀等可进一步制作所需微纳结构或器件。湿法腐蚀多为各向同性腐蚀。上海光刻加工工厂
光刻图案的复杂性随着制程的进步而不断增加。广东材料刻蚀工艺
二氧化硅的湿法刻蚀通常使用HF。因为1∶1的HF(H2O中49%的HF)在室温下刻蚀氧化物速度过快,所以很难用1∶1的HF控制氧化物的刻蚀。一般用水或缓冲溶剂如氟化铵(NH4F)进一步稀释HF降低氧化物的刻蚀速率,以便控制刻蚀速率和均匀性。氧化物湿法刻蚀中所使用的溶液通常是6∶1稀释的HF缓冲溶液,或10∶1和100∶1的比例稀释后的HF水溶液。的半导体制造中,每天仍进行6∶1的缓冲二氧化硅刻蚀(BOE)和100∶1的HF刻蚀。如果监测CVD氧化层的质量,可以通过比较CVD二氧化硅的湿法刻蚀速率和热氧化法生成的二氧化硅湿法刻蚀速率,这就是所谓的湿法刻蚀速率比。热氧化之前,HF可用于预先剥除硅晶圆表面上的原生氧化层。广东材料刻蚀工艺