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高能物理研究所本就是研究核能物理的等先进技术的地方,在布一楠之前就已经着手开始了国产光刻机的制造。
但是因为工艺水平和理论限制一直没有大的突破。
布一楠想造光刻机,邓玉峰就将高能物理研究所的事情告诉了她。
布一楠之后就将光源部分交给了对方,他们本就有一些设计理念和思路在,加上布一楠的技术至此也花了将近两个月才搞定这些。
只是想到组装光刻机过程的时候,布一楠却发现自己还遗漏了一种物品。
智者千虑必有一失,她这是彻底忘记了这东西也没有卖的,得现造啊!
光刻胶。
如果把光刻机形容成半导体行业的皇冠的话,光刻胶就是这皇冠上最璀璨的明珠。
虽然光刻胶仅占半导体材料行业的5%,但是光刻胶是芯片制造行业中最核心、最关键的三大件之一。
硅片,第一;光刻机第二,第三就是光刻胶。
整个晶圆制造过程中,光刻耗时约占整个工艺的40%-60%。
光刻胶(Photoresist)又叫光阻剂或光阻液。
光刻胶是一种能把光影化为现实的胶体,有着正胶负胶之分。
其中正胶是一种见光死的材料。
但是在暗中却异常坚挺,被特定波长的光线照射就会疲软,继而能被溶解清除。
负胶则和正胶刚好相反。
所有光刻技术就是利用光刻胶的这种光敏性,来雕刻芯片。
(目前全球五大光刻胶生产厂家其中四家是日企,一家是美企)
例如,我们要造一个沟槽式的内存芯片(DRAM),首先在暗中给硅片涂一层光刻胶,再照上光掩膜进行曝光,让光线按照光掩膜上设计好的坑位通过照在光刻胶上。
这些胶体就会疲软,随即被溶剂洗掉,而剩余坚挺的光刻胶成为了保护膜,接着用能腐蚀硅的溶剂,把没有光刻胶保护的坑位区域腐蚀掉一层,最后再把光刻胶保护膜清除,就完成了大量深坑的精确雕刻。
同时这种对硅片定向做减法的腐蚀,就是刻蚀(etching)。
刻蚀、沉积、注入粒子就是光刻的基本步骤。
而硅片的每一次光刻又要经过8个步骤,3个烘焙。
光刻步骤:
1清洁及表面处理
用去离子水清洗后,为了给硅片做增黏处理,会用六甲基二硅胺烷的气体(HMDS)熏蒸硅片,使硅片表面充分脱水。
2旋转涂胶
在硅片中间旋转滴入硅刻胶,让硅片高速转动把胶体摊开,在以较慢的速度旋转,让胶体厚度稳定,接着去边处理,去掉边缘一圈的光刻胶。
3前烘
涂胶后机械臂拿出硅片放入烤箱或热板上进行烘焙,目的减少光刻胶中溶剂含量,让其更加浓稠坚固,提高与硅片的附着稳定性,一般100°左右的温度烤一分钟,因为光刻胶不耐高温。
4对准和曝光
光掩模、透镜组和硅片工作台精密对准和调频,光源放光,移动硅片台让硅片有序曝光。
5后烘(PEB)
通过加热让光刻胶中的光化学反应充分完成,可以弥补曝光强度不足的问题,同时减少光刻胶显影后因为驻波效应产生的一圈圈纹路。
6显影冲洗
后烘后把曝光的部分溶解清除,光掩膜上的图像就复现在了光刻胶上。
再具体一些就是用去离子水润湿硅片,把显影液(四甲基氢氧化铵)的水溶液均匀喷淋在光刻胶表面,让光刻中被曝光的部分充分溶解,最后用去离子水冲走(45纳米以下的制程,因为尺寸太小溶解残留物比表面积过大,黏附力强,需要加喷氮气)
7坚膜烘焙
让保护膜更坚挺,更加顶得住刻蚀。
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