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微影技術I曝光與顯影,微影技術：Lithography微影技術即為印刷製版技術，利用光罩將電路圖案轉移至光阻顯影，最後蝕刻完成。步進機是負責圖案曝光，是半導體製造裝置中最昂貴的裝置，且為高度精密光學儀器。元件製造中，包括利用步進機反覆進行二十到三十次曝光的微影工程，可說是半導體製程的中樞。,微影技術流程,光阻製程,光阻的材料，通常是將感光性的樹脂成分溶解於有機溶劑中，利用旋轉塗佈將基板塗上一層光阻。光阻可分為負光阻和正光阻兩種，但由於解析度的關係，目前以正光阻為主流。負光阻是曝光的部位經聚合硬化後，將未曝光的部位溶解，得到曝光部位的顯像。正光阻利用不同的顯像液，改變可溶性的構造，選擇將曝光的部分溶解或聚合，顯像留下未曝光的部分。如圖為正光阻和負光阻的定義。,負光阻和正光阻的比較,負光阻和正光阻的比較,欲形成相同的底膜圖案時，負光阻和正光阻使用黑白相反圖案的光罩。負光阻留下的光阻圖案(曝光部分)，受到顯像液的影響而膨脹，導致解析度降低。正光阻有穩定性、黏著性、使用不便等問題。但因具有高解析度，而選擇使用正光阻。因為光阻顯像時，對曝光和未曝光部分的溶解度差(對比)，必須非常敏銳。負光阻是含有具感光特性的化合物和環化橡膠類樹脂的有機溶劑，經光線照射後產生架橋反應，經重合、硬化，利用顯影劑形成不溶性鹼。也就是說，可利用曝光部分和未曝光部分產生溶解度的差異，進行圖案的顯像。正光阻則是含有感光性材料和酚類樹脂的有機溶劑，為不溶性鹼。但經過光的照射，則成為可溶性鹼，因此可使用鹼溶劑進行圖案的顯像。,負光阻和正光阻的比較,微影製程詳細流程,圖案曝光製程,步進機為了進行縮小投影，具有光學透鏡系統和照明系統(光源)。為了進行stepandrepeat，需要有精密驅動的X-Y晶圓移動台。步進機的性能，主要受到縮小投影透鏡的性能，調準夾對準位置的精確度，以及X-Y移動台的精確度等影響。隨著年年技術的提升，解析度也持續改良。由於縮小投影透鏡與光源的進步，提升解析度的手法有兩種：提升透鏡口徑(NA：numericalaperture)，及光源的短波長化。0.15m的圖案，可使用KrF光源(249nm)；小於0.10m的話，則使用更短波長的(157nm)等。隨著NA增大、光源的短波長化，將產生聚焦深度(DOF；DepthofFocus)的問題。,聚焦深度探討,如果超過聚焦深度，對凹凸不平的表面進行曝光時，將無法得到預期的解析度。由於提高解析度，DOF會變淺，故必須避免表面的凹凸，如果能保持表面平坦進行曝光，就可以得到預期的高解析度。為此提出一個有效的解決方法：多層光阻技術。不管底膜是否凹凸不平，只要使光阻表面平坦，在上面的薄膜(或是其他種類的光阻膜)完成高解析度的圖案後，利用RIE(反應性離子蝕刻)對下層光阻厚膜進行異向性蝕刻。如此一來，就可以形成與底膜無關的高解析度光阻圖案。這就是多層光阻製程的概念。,步進機解析度、NA、波長、聚焦深度關係,提高解析度的多層光阻製程,曝光裝置,曝光裝置分為接觸曝光方式和近接曝光方式。不需進行縮小投影，直接利用掃瞄形成縮小投影圖案，稱為掃瞄的方式。不但可減少變形，並可形成場面積大的圖案。為了提高圖案的解析度，利用相位差光罩(PSM:PhaseShiftMask)圖案的方式。,圖案曝光裝置分類,今後的展望,以光進行曝光的技術還是有極限，今後將朝X光或電子束的曝光技術前進。在微影技術I的範圍內，今後隨著尺寸的細微化，光源的選擇與光阻的開發，將成為重要的關鍵。為了解決提升解析度，造成聚焦深度(DOF)變淺的問題，利用CMP(化學機器研磨)將全面平坦化技術導入製程中，可獲得很好的改善。從1970年代開始，一直在討論光阻製程乾式化的可能性。光阻的塗佈和顯像雖然還是濕式製程，但目前相關的技術革新都朝乾式製程進行。,
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