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光刻工艺重要性二

光刻胶的曝光波长由宽谱紫外向g线→i线→KrF→ArF→EUV(13.5nm)的方向移动。随着曝光波长的缩短，光刻胶所能达到的极限分辨率不断提高，光刻得到的线路图案精密度更佳，而对应的光刻胶的价格也更高。

光刻光路的设计，有利于进一步提升数值孔径，随着技术的发展，数值孔径由0.35发展到大于1。相关技术的发展也对光刻胶及其配套产品的性能要求变得愈发严格。

工艺系数从0.8变到0.4，其数值与光刻胶的产品质量有关。结合双掩膜和双刻蚀等技术，现有光刻技术使得我们能够用193nm的激光完成10nm工艺的光刻。

为了实现7nm、5nm制程，传统光刻技术遇到瓶颈，EUV(13.5nm)光刻技术呼之欲出，台积电、三星也在相关领域进行布局。EUV光刻光路基于反射设计，不同于上一代的折射，其所需光刻胶主要以无机光刻胶为主，如金属氧化物光刻胶。

光刻胶去除

半导体器件制造技术中，通常利用光刻工艺将掩膜板上的掩膜图形转移到半导体结构表面的光刻胶层中。通常光刻的基本工艺包括涂胶、曝光和显影等步骤。

在现有技术中，去除光刻胶层的方法是利用等离子体干法去胶。将带有光刻胶层的半导体结构置于去胶机内，在射频电压的能量的作用下，灰化气体被解离为等离子体。所述等离子体和光刻胶发生反应，从而将光刻胶层去除。

而在一些半导体器件设计时，考虑到器件性能要求，需要对特定区域进行离子注入，使其满足各种器件不同功能的要求。一部分闪存产品前段器件形成时，需要利用前面存储单元cell区域的层多晶硅与光刻胶共同定义掺杂的区域，由于光刻胶是作为高浓度金属掺杂时的阻挡层，在掺杂的过程中，光刻胶的外层吸附了一定浓度的金属离子，这使得光刻胶外面形成一层坚硬的外壳。方法二，先通过干法刻蚀去除硬光刻胶外壳，再采用传统的干法刻蚀去光刻胶的方法去除剩余的光刻胶的方法，但是这种方式增加了一步工艺流程，浪费能源，而且降低了生产效率。

这层坚硬的外壳可以采取两种现有方法去除:方法一，采用湿法刻蚀，但这种工艺容易产生光刻胶残留；方法二，先通过干法刻蚀去除硬光刻胶外壳，再采用传统的干法刻蚀去光刻胶的方法去除剩余的光刻胶的方法，但是这种方式增加了一步工艺流程，浪费能源，而且降低了生产效率；为了保证线宽的重复性和接下去的显影时间，同一个样品的胶厚均匀性和不同样品间的胶厚一致性不应超过±5nm(对于1。同时，传统的光刻胶干法刻蚀去除光刻胶时，光刻胶外面的外壳阻挡了光刻胶内部的热量的散发，光刻胶内部膨胀应力增大，导致层多晶硅倒塌的现象。

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三、光刻胶涂覆（Photoresist Coating）

光刻胶涂覆通常的步骤是在涂光刻胶之前，先在900-1100度湿氧化。氧化层可以作为湿法刻蚀或B注入的膜版。作为光刻工艺自身的首先过程，一薄层的对紫外光敏感的有机高分子化合物，即通常所说的光刻胶，要涂在样品表面(SiO2)。首先光刻胶被从容器中取出滴布到置于涂胶机中的样品表面，(由真空负压将样品固定在样品台上)，样品然后高速旋转，转速由胶粘度和希望胶厚度确定。项目共申请发明***15项（包括国际***5项），截止到目前，共获得授权***10项（包括国际***授权3项）。在这样的高速下，胶在离心力的作用下向边缘流动。

涂胶工序是图形转换工艺中初的也是重要的步骤。涂胶的质量直接影响到所加工器件的缺陷密度。为了保证线宽的重复性和接下去的显影时间，同一个样品的胶厚均匀性和不同样品间的胶厚一致性不应超过±5nm(对于1.5um胶厚为±0.3%)。

光刻胶的目标厚度的确定主要考虑胶自身的化学特性以及所要图形中线条的及间隙的微细程度。太厚胶会导致边缘覆盖或连通、小丘或田亘状胶貌、使成品率下降。在MEMS中、胶厚(烤后)在0.5-2um之间，而对于特殊微结构制造，胶厚度有时希望1cm量级。在后者，旋转涂胶将被铸胶或等离子体胶聚合等方法取代。在下游产业的带动下，江瀚咨询预计国际光刻胶市场规模在2022年可能突破100亿美元。常规光刻胶涂布工序的优化需要考虑滴胶速度、滴胶量、转速、环境温度和湿度等，这些因素的稳定性很重要。

在工艺发展的早期，负胶一直在光刻工艺中占主导地位，随着VLSI IC和2～5微米图形尺寸的出现，负胶已不能满足要求。随后出现了正胶，但正胶的缺点是粘结能力差。

用正胶需要改变掩膜版的极性，这并不是简单的图形翻转。因为用掩膜版和两种不同光刻胶结合，在晶园表面光刻得到的尺寸是不一样的，由于光在图形周围的衍射效应，使得用负胶和亮场掩膜版组合在光刻胶层上得到的图形尺寸要比掩膜版上的图形尺寸小。用正胶和暗场掩膜版组合会使光刻胶层上的图形尺寸变大。随着曝光波长的缩短，光刻胶所能达到的极限分辨率不断提高，光刻得到的线路图案精密度更佳，而对应的光刻胶的价格也更高。