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【NEW】微奈米製程的第一站:光罩設計

編按:本中心四大技術團隊之一「奈米微影製程技術團隊」,主要提供客製化奈米製程的技術服務,從設計、黃光微影、電子束微影、蝕刻至後處理製程,皆由專業的工程師負責技術開發,並有專人負責「製程整合」,跨越單站設備間的鴻溝,可協助產學研各單位進行多樣化的元件製造。本團隊具有多年之元件製造經驗,開發各種製程間之整合,將各製程設備進行點、線、面的串聯,進行各式之元件製造。本期電子報詳述微奈米製程的第一站:光罩設計。本中心提供光罩設計與送件之委託服務。

文 / 鍾崇仁技術長

光罩是微影製程的關鍵,畫錯光罩、對準圖案設計位置錯誤、圖案超出曝光區、送光罩要排隊等問題時有所聞,對於光罩設計不熟悉的使用者,本中心可代為進行光罩繪製,確保各道光罩之間的設計一致性。

圖一:光罩設計與送件服務。

塑膠光罩(CD>30um)可於兩個工作天內完成,玻璃光罩(CD>5um)可於七個工作天內完成(不含設計時間),若有需要,請至本中心代工系統預約「光罩製作」服務(編號1108)。

圖二:(左)玻璃光罩;(右)塑膠光罩。

塑膠光罩的好處是價格便宜,可以快速驗證想法與layout是否正確。很多人常有一個疑問,如果所設計的圖案其關鍵尺寸(CD)都大於30um,那麼是不是使用塑膠光罩即可?這個問題需要從更廣的層面來考量,需要考慮的因素如下:

  • 光罩需要使用的次數
  • 對於線寬誤差(CD deviation)的容忍度
  • 對於對準(overlay)的容忍度
  • 是否與其他製程做搭配對準

不同layout方式的光罩解析度、線寬誤差與相對應的費用各有不同;我們以最常用的Alignment mark為範例,以塑膠光罩所製作出的對準圖案其誤差達5um,玻璃光罩的對準圖案其解析度較佳,而電子束微影所製作出的對準圖案有絕佳的解析度。我們建議使用者通盤了解實驗的需求與規格之後,再來決定要使用何種layout的方式。光罩輸出後,還是需要藉由黃光微影,將圖案從光罩上複製出來,這個步驟又會產生一次的誤差,這些誤差來自於:

  • 曝光模式:接觸式曝光/近接式曝光/真空吸附曝光等
  • 光阻的選擇
  • 顯影的條件
  • 基板的材料與表面狀況
  • 手動對準的判斷

圖三:Layout設計比較表。

本中心的「雙面曝光微影系統」可實現1um以上之圖案,如圖四所示;雖然從UV曝光系統的規格上來考量,1um甚至更小的圖案是可達成的,但在實務經驗上發現有許多困難。黃光微影並非一門困難的技術,卻存在許多know-how,以致於圖案製作失敗時有所聞,或是與後續蝕刻或是薄膜製程的程序無法匹配,或不斷地重複曝光微影的參數抓取,最後還找不到錯誤在哪裡,一來一往浪費相當多的時間。本中心累積許多黃光微影的經驗,對於不同基板、不同線寬、不同後製程等有相對應的製程方式與攻略方法,雖然不是100%命中正確參數,但仍可依據經驗判斷該如何進行攻略。有些使用者從光罩的設計概念就錯誤,導致後續整串的製程失敗。使用者若有layout設計與黃光製程的需求,可向本中心陳子欣工程師楊穎枚工程師洽詢相關事宜。

圖四:本中心之黃光微影製程能力與服務。目前本中心常用光阻為S1813,厚度約為1.5 -2.5um,由於安全之考量,本中心不使用HMDS與TMAH系列化學品。

【前期電子報】

電子束微影系統(含鄰近效應校正系統)

微奈米尺度之元件設計與製程

【諮詢窗口】楊穎枚工程師 ext. 31380 # 305

【儀器訓練課程】:「電子束微影系統」與雙面對準/UV光感奈米壓印機」每月開課,歡迎報名


 

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