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概述
光刻工艺是半导体制造中最为重要的工艺步骤之一。主要作用是将掩膜板上的图形复制到硅片上,为下一步进展刻蚀或者离子注入工序做好预备。光刻的本钱约为整个硅片制造工艺的1/3,消耗时间约占整个硅片工艺的40~60%。
光刻机是生产线上最贵的机台,5~15百万美元/台。主要是贵在成像系统
〔由15~20个直径为200~300mm的透镜组成〕和定位系统〔定位精度小于10nm〕。其折旧速度格外快,大约3~9万人民币/天,所以也称之为印钞机。光刻局部的主要机台包括两局部:轨道机〔Tracker〕,用于涂胶显影;扫描曝光机〔Scanning)
光刻工艺的要求:光刻工具具有高的区分率;光刻胶具有高的光学敏感性;准确地对准;大尺寸硅片的制造;低的缺陷密度。
光刻工艺过程
一般的光刻工艺要经受硅片外表清洗烘干、涂底、旋涂光刻胶、软烘、对准曝光、后烘、显影、硬烘、刻蚀、检测等工序。
1、硅片清洗烘干〔CleaningandPre-Baking〕
方法:湿法清洗+去离子水冲洗+脱水烘焙〔热板150~2500C,1~2分钟,氮气保护〕
目的:a、除去外表的污染物〔颗粒、有机物、工艺剩余、可动离子〕;b、除去水蒸气,是基底外表由亲水性变为憎水性,增加外表的黏附性〔对光刻胶或者是HMDS-〉六***二硅***烷〕。
2、涂底〔Priming)
方法:a、气相成底膜的热板涂底。HMDS蒸气淀积,200~2500C,30秒钟;优点:涂底均匀、避开颗粒污染; b、旋转涂底。缺点:颗粒污染、涂底不均匀、HMDS用量大。
目的:使外表具有疏水性,增加基底外表与光刻胶的黏附性。3、旋转涂胶〔Spin-onPRCoating〕
方法:a、静态涂胶〔Static〕。硅片静止时,滴胶、加速旋转、甩胶、挥发溶剂〔原光刻胶的溶剂约占65~85%,旋涂后约占10~20%〕;
b、动态〔Dynamic〕。低速旋转〔500rpm_rotationperminute〕、滴胶、加速旋转〔3000rpm〕、甩胶、挥发溶剂。
打算光刻胶涂胶厚度的关键参数:光刻胶的黏度〔Viscosity〕,黏度越低,光刻胶的厚度越薄;旋转速度,速度越快,厚度越薄;
影响光刻胶厚度均运性的参数:旋转加速度,加速越快越均匀;与旋转加速的时间点有关。
一般旋涂光刻胶的厚度与曝光的光源波长有关〔由于不同级别的曝光波长对应不同的光刻胶种类和区分率〕:
I-line最厚,~3μm;~;~。
4、软烘〔SoftBaking〕
方法:真空热板,85~120℃,30~60秒;
目的:除去溶剂〔4~7%〕;增加黏附性;释放光刻胶膜内的应力;防止光刻胶玷污设备;
边缘光刻胶的去除〔EBR,EdgeBeadRemoval〕。光刻胶涂覆后,在硅片边缘的正反两面都会有光刻胶的积存。边缘的光刻胶一般涂布不均匀,不能得到很好的图形,而且简洁发生剥离〔Peeling〕而影响其它局部的图形。所以需要去除。
方法:a、化学的方法〔ChemicalEBR〕。软烘后,用PGMEA或EGMEA去边溶剂,喷出少量在正反面边缘出,并留神把握不要到达光刻胶有效区域;b、光学方法〔OpticalEBR〕。即硅片边缘曝光〔WEE,WaferEdgeExposure〕。在完成图形的曝光后,用激光曝光硅片边缘,然后在显影或特别溶剂中溶解
5、对准并曝光〔AlignmentandExposure〕
对准方法:a、预对准,通过硅片上的notch或者flat进展激光自动对准;b、通过对准标志〔AlignMark〕,位于切割槽〔ScribeLine〕上。另外层间对准,即套刻精度〔Overlay〕,保证图形与硅片上已经存在的图形之间的对准。
曝光中最重要的两个参数是:曝光能量〔Energy〕和焦距〔Focus〕。假设能量和焦距调整不好,就不能得到要求的区分率和大小的图形。表现为图形的关键尺寸超出要求的范围。
曝光方法:a、接触式曝光〔ContactPrinting〕。掩膜板直接与光刻胶层接触。曝光出来的图形与掩膜板上的图形区分率相当,设备简洁。缺点:光刻胶污染掩膜板;掩膜板的磨损,寿命很低〔只能使用5~25次〕;1970前使
用,区分率〉。
b、接近式曝光〔ProximityPrinting〕。掩膜板与光刻胶层的略微分开,大约为10~50μm。可以避开与光刻胶直接接触而引起的掩膜板损伤。但是同时引入了衍射效应,降低了区分率。1970后适用,但是其最大区分率仅为2~4μm。
c、投影式曝光〔ProjectionPrinting〕。在掩膜板与光刻胶之间使用透镜聚拢光实现曝光。一般掩膜板的尺寸会以需要转移图形的4倍制作。优点:提高了区分率;掩膜板的制作更加简洁;掩膜板上的缺陷影响减小。
投影式曝光分类:
扫描投影曝光〔ScanningProjectPrinting〕。70年月末~80年月初,〉1μm工艺;掩膜板1:1,全尺寸;
步进重复投影曝光〔Stepping-repeatingProjectPrinting或称作Stepper〕。80年月末~90年月,〔Iline〕~〔DUV〕。掩膜板缩小比例〔4:1〕,曝光区域〔ExposureField〕22×22mm〔一次曝光所能掩盖的区域〕。增加了棱镜系统的制作难度。
扫描步进投影曝光〔Scanning-SteppingProjectPrinting〕。90年月末~至今,用于≤。承受6英寸的掩膜板依据4:1的比例曝光,曝光区域〔ExposureField〕26×33mm。优点:增大了每次曝光的视场;供给硅片外表不平坦的补偿;提高整个硅片的尺寸均匀性。但是,同时由于需要反向运动,增加了机械系统的精度要求。
在曝光过程中,需要对不同的参数和可能缺陷进展跟踪和把握,会用到检测把握芯片/控片〔MonitorChip〕。依据不同的检测把握对象,可以分为以下几种:a、颗粒控片〔ParticleMC〕:用于芯片上微小颗粒的监控,使用前其颗粒数应小于10颗;b、卡盘颗粒控片〔ChuckParticleMC〕:测试光刻机上的卡盘平坦度的专用芯片,其平坦度要求格外高;c、焦距控片〔FocusMC〕:作为光刻机监控焦距监控;d、关键尺寸控片〔CriticalDimensionMC〕:用于光刻区关键尺寸稳定性的监控;e、光刻胶厚度控片〔PhotoResistThicknessMC〕:光刻胶厚度测量;f、光刻缺陷控片〔PDM,PhotoDefectMonitor〕:光刻胶缺陷监控。
举例:。
光源:KrF***化氪DUV光源〔248nm〕;数值孔径NA:~; 焦深DOF:
区分率Resolution:~〔一般承受了偏轴照明OAI_Off-AxisIllumination和相移掩膜板技术PSM_PhaseShiftMask增加〕;套刻精度Overlay:65nm;产能Throughput:30~60wafers/hour〔200mm〕;
视场尺寸FieldSize:25×32mm;
6、后烘〔PEB,PostExposureBaking〕方法:热板,110~1300C,1分钟。
目的:a、削减驻波效应;b、激发化学增加光刻胶的PAG产生的酸与光刻胶上的保护基团发生反响并移除基团使之能溶解于显影液。
7、显影〔Development〕
方法:a、整盒硅片浸没式显影〔BatchDevelopment〕。缺点:显影液消耗很大;显影的均匀性差;b、连续喷雾显影〔ContinuousSprayDevelopment〕/自动旋转显影〔Auto-rotationDevelopment〕。一个或多个喷嘴喷洒显影液在硅片外表,同时硅片低速旋转〔100~500rpm〕。喷嘴喷雾模式和硅片旋转速度是实现硅片间溶解率和均匀性的可重复性的关键调整参数。c、水坑〔旋覆浸没〕式显影〔PuddleDevelopment〕。喷覆足够〔不能太多,最小化反面湿度〕的显影液到硅片外表,并形成水坑外形〔显影液的流淌保持较低,以削减边缘显影速率的变化〕。硅片固定或渐渐旋转。一般承受屡次旋覆显影液:第一次涂覆、保持10~30秒、去除;其次次涂覆、保持、去除。然后用去离子水冲洗〔去除硅片两面的全部化学品〕并旋转甩干。优点:显影液用量少;硅片显影均匀;最小化了温度梯度。
显影液:a、正性光刻胶的显影液。正胶的显影液位碱性水溶液。KOH和NaOH由于会带来可动离子污染〔MIC,MovableIonContamination〕,所以在IC制造中一般不用。最一般的正胶显影液是四***氢氧化铵〔TMAH〕〔,温度15~250C〕。在I线光刻胶曝光中会生成羧酸,TMAH显影液中的碱与酸中和使曝光的光刻胶溶解于显影液,而未曝光的光刻胶没有影响;在化学放大光刻胶〔CAR,ChemicalAmplifiedResist〕中包含的酚醛树脂以PHS形式存在。CAR中的PAG产生的酸会去除PHS中的保护基团〔t-BOC〕,从而使PHS快速溶解于TMAH显影液中。整个显影过程中,TMAH没有同PHS发生反响。b、负性光刻胶的显影液。二甲苯。清洗液为乙酸丁脂或乙醇、三***乙烯。
显影中的常见问题:a、显影不完全〔IncompleteDevelopment〕。外表还残留有光刻胶。显影液缺乏造成;b、显影不够〔UnderDevelopment〕。显影的侧壁不垂直,由显影时间缺乏造成;c、过度显影〔OverDevelopment〕。靠近外表的光刻胶被显影液过度溶解,形成台阶。显影时间太长。
8、硬烘〔HardBaking〕
方法:热板,100~1300C〔略高于玻璃化温度Tg〕,1~2分钟。
目的:a、完全蒸发掉光刻胶里面的溶剂〔以免在污染后续的离子注入环境,例如DNQ酚醛树脂光刻胶中的氮会引起光刻胶局部爆裂〕;b、坚膜,以提高光刻胶在离子注入或刻蚀中保护下外表的力气;c、进一步增加光刻胶与硅片外表
之间的黏附性;d、进一步削减驻波效应〔StandingWaveEffect〕。
常见问题:a、烘烤缺乏〔Underbake〕。减弱光刻胶的强度〔抗刻蚀力气和离子注入中的阻挡力气〕;降低针孔填充力气〔GapfillCapabilityfortheneedlehole〕;降低与基底的黏附力气。b、烘烤过度〔Overbake〕。引起光刻胶的流淌,使图形精度降低,区分率变差。
另外还可以用深紫外线〔DUV,DeepUltra-Violet〕坚膜。使正性光刻胶树脂发生交联形成一层薄的外表硬壳,增加光刻胶的热稳定性。在后面的等离子刻蚀和离子注入〔125~2023C〕工艺中削减因光刻胶高温流淌而引起区分率的降低。
光学根底
光的反射〔reflection〕。光射到任何外表的时候都会发生反射,并且符合反射定律:入射角等于反射角。在曝光的时候,光刻胶往往会在硅片外表或者金属层发生反射,使不期望被曝光的光刻胶被曝光,从而造成图形复制的偏差。常常需要用抗反射涂层〔ARC,Anti-ReflectiveCoating〕来改善因反射造成的缺陷。
光的折射〔refraction〕。光通过一种透亮介质进入到另一种透亮介质的时候,发生方向的转变。主要是由于在两种介质中光的传播速度不同〔λ=v/f〕。直观来说是两种介质中光的入射角发生转变。所以我们在90nm工艺中利用高折射率的水为介质〔,〕,承受浸入式光刻技术,从而提高了区分率。而且这种技术有可能将被沿用至45nm工艺节点。
光的衍射或者绕射〔diffraction〕。光在传播过程中遇到障碍物〔小孔或者轮廓分明的边缘〕时,会发生光传播路线的转变。曝光的时候,掩膜板上有尺寸很小的图形而且间距很窄。衍射会使光局部发散,导致光刻胶上不需要曝光的区域被曝光。衍射现象会造成区分率的下降。
光的干预〔interference〕。波的本质是正弦曲线。任何形式的正弦波只要具有一样的频率就能相互干预,即相长相消:相位一样,彼此相长;相位不同,彼此相消。在曝光的过程中,反射光与折射光往往会发生干预,从而降低了图形特征复制的区分率。
调制传输函数〔MTF,ModulationTransferFunction〕。用于定义明暗比照度的参数。即区分掩膜板上明暗图形的力气,与光线的衍射效应亲热相关。MTF=(Imax-Imin)/(Imax+Imin),好的调制传输函数,就会得到更加陡直的光刻胶显影图形,即有高的区分率。临界调制传输函数〔CMTF,CriticalModulationTransferFunction〕。主要表征光刻胶本身曝光比照度的参数。即光刻胶区分透射光线明暗的力气。一般来说光路系统的调制传输函数必需大于光刻胶的临界调制传输函数,即MTF>CMTF。
数值孔径〔NA,NumericalAperture〕。透镜收集衍射光〔聚光〕的力气。NA=n*sinθ=n*〔透镜半径/透镜焦长〕。~。提高数
值孔径的方法:1、提高介质折射率n,承受水代替空气;2、增大透镜的半径;
区分率〔Resolution〕。区分接近最小尺寸图形的力气。R=kλ/(NA)=/(n*sinθ)。提高区分率的方法:1、减小光源的波长;2、承受高区分率的光刻胶;3、增大透镜半径;4、承受高折射率的介质,即承受浸入式光刻技术;5、优化光学棱镜系统以提高k〔~〕值〔k是标志工艺水平的参数〕。
焦深〔DOF,DepthofFocus〕。表示焦点四周的范围,在该范围内图像连续地保持清楚。焦深是焦点上面和下面的范围,焦深应当穿越整个光刻胶层的上下外表,这样才能够保证光刻胶完全曝光。DOF=kλ/(NA)2。增大焦深的方法:1、增大光源的波长;2、承受小的数值孔径;3、利用CMP进展外表平坦化。由于前两种方法会降低区分率,而区分率是芯片制造所努力提升的重要参数,因此我们需要在看上去相互冲突的两个方面做出某种平衡。一般在保证根本的焦深要求下不降低区分率,即以区分率为主。所以,现在一般承受CMP平坦化技术保证足够的焦深。
掩膜板/光罩
掩膜板/光罩〔PhotoMask/Reticle〕硅片上的电路元件图形都来自于幅员,因此掩膜板的质量在光刻工艺中的扮演着格外重要的角色。
1、掩膜板的分类:
光掩膜板〔PhotoMask〕包含了整个硅片的芯片图形特征,进展1:1图形复制。这种掩膜板用于比较老的接近式光刻和扫描对准投影机中。
投影掩膜板〔Reticle〕只包含硅片上的一局部图形〔例如四个芯片〕,一般为缩小比例〔一般为4:1〕。需要步进重复来完成整个硅片的图形复制。一般掩膜板为6X6inch〔152mm〕大小,”~”
〔~〕。投影掩膜板的优点:1、投影掩膜板的特征尺寸较大〔4×〕,掩膜板制造更加简洁;2、掩膜板上的缺陷会缩小转移到硅片上,对图形复制的危害减小;3、使曝光的均匀度提高。
2、掩膜板的制造:
掩膜板的基材一般为熔融石英〔quartz〕,这种材料对深紫外光〔DUV,KrF-248nm,ArF-193nm〕具有高的光学透射,而且具有格外低的温度膨胀和低的内部缺陷。
掩膜板的掩蔽层一般为铬〔Cr,Chromium〕。在基材上面溅射一层铬,铬层的厚度一般为800~1000埃,在铬层上面需要涂布一层抗反射涂层〔ARC,
Anti-ReflectiveCoating〕。
制作过程:a、在石英外表溅射一层铬层,在铬层上旋涂一层电子束光刻胶;
b、利用电子束〔或激光〕直写技术将图形转移到电子束光刻胶层上。电子源产生很多电子,这些电子被加速并聚焦〔通过磁方式或者电方式被聚焦〕成形投影到电子束光刻胶上,扫描形成所需要的图形;c、曝光、显影;d、湿法或者干法刻蚀〔先进的掩膜板生产一般承受干法刻蚀〕去掉铬薄层;e、去除电子束光刻胶;d、粘保护膜〔MountPellicle〕。保护掩膜板杜绝灰尘〔Dust〕和微小颗粒〔Particle〕污染。保护膜被紧绷在一个密封框架上,在掩膜板上方约5~10mm。保护膜对曝光光能是透亮的,~12μm〔乙酸硝基***苯为
;聚酯碳***化物为12μm〕。
3、掩膜板的损伤和污染
掩膜板是光刻复制图形的基准和蓝本,掩膜板上的任何缺陷都会对最终图形精度产生严峻的影响。所以掩膜板必需保持“完善”。
使用掩膜板存在很多损伤来源:掩膜板掉铬;外表擦伤,需要轻拿轻放;静电放电〔ESD〕,在掩膜板夹子上需要连一根导线到金属桌面,将产生的静电导出。另外,不能用手触摸掩膜板;灰尘颗粒,在掩膜板盒翻开的状况下,不准进出掩膜板室〔MaskRoom〕,在存取掩膜板时室内最多保持2人。
由于掩膜板在整个制造工艺中的地位格外重要。在生产线上,都会有掩膜板治理系统〔RTMS,ReticleManagementSystem〕来跟踪掩膜板的历史〔History〕、现状〔Status〕、位置〔Location〕等相关信息,以便于掩膜板的治理。
光刻胶
光刻胶是一种有机化合物,它受紫外光曝光后,在显影液中的溶解度会发生变化。一般光刻胶以液态涂覆在硅片外表上,曝光后烘烤成固态。
1、光刻胶的作用:a、将掩膜板上的图形转移到硅片外表的氧化层中;b、在后续工序中,保护下面的材料〔刻蚀或离子注入〕。
2、光刻胶的物理特性参数:
a、区分率〔resolution〕。区分硅片外表相邻图形特征的力气。一般用关键尺寸〔CD,CriticalDimension〕来衡量区分率。形成的关键尺寸越小,光刻胶的区分率越好。
b、比照度〔Contrast〕。指光刻胶从曝光区到非曝光区过渡的陡度。比照度越好,形成图形的侧壁越陡峭,区分率越好。
c、敏感度〔Sensitivity〕。光刻胶上产生一个良好的图形所需确定波长光的最小能量值〔或最小曝光量〕。单位:毫焦/平方厘米或mJ/cm2。光刻胶的敏感性对于波长更短的深紫外光〔DUV〕、极深紫外光〔EUV〕等尤为重要。
d、粘滞性/黏度〔Viscosity〕。衡量光刻胶流淌特性的参数。粘滞性随着
光刻胶中的溶剂的削减而增加;高的粘滞性会产生厚的光刻胶;越小的粘滞性,就有越均匀的光刻胶厚度。光刻胶的比重〔SG,SpecificGravity〕是衡量光刻胶的密度的指标。它与光刻胶中的固体含量有关。较大的比重意味着光刻胶中含有更多的固体,粘滞性更高、流淌性更差。粘度的单位:泊〔poise〕,光刻胶一般用厘泊〔cps,厘泊为1%泊〕来度量。百分泊即厘泊为确定粘滞率;运动粘滞率定义为:运动粘滞率=确定粘滞率/比重。单位:百分斯托克斯〔cs〕=cps/SG。
e、粘附性〔Adherence〕。表征光刻胶粘着于衬底的强度。光刻胶的粘附性缺乏会导致硅片外表的图形变形。光刻胶的粘附性必需经受住后续工艺〔刻蚀、离子注入等〕。
f、抗蚀性〔Anti-etching〕。光刻胶必需保持它的粘附性,在后续的刻蚀工序中保护衬底外表。耐热稳定性、抗刻蚀力气和抗离子轰击力气。
g、外表张力〔SurfaceTension〕。液体中将外表分子拉向液体主体内的分子间吸引力。光刻胶应当具有比较小的外表张力,使光刻胶具有良好的流淌性和掩盖。
h、存储和传送〔StorageandTransmission〕。能量〔光和热〕可以激活光刻胶。应当存储在密闭、低温、不透光的盒中。同时必需规定光刻胶的闲置期限和存贮温度环境。一旦超过存储时间或较高的温度范围,负胶会发生交联,正胶会发生感光延迟。
3、光刻胶的分类
a、依据光刻胶依据如何响应紫外光的特性可以分为两类:负性光刻胶和正性光刻胶。
负性光刻胶〔NegativePhotoResist〕。最早使用,始终到20世纪70年月。曝光区域发生交联,难溶于显影液。特性:良好的粘附力气、良好的阻挡作用、感光速度快;显影时发生变形和膨胀。所以只能用于2μm的区分率。
正性光刻胶〔PositivePhotoResist〕。20世纪70年月,有负性转用正性。正性光刻胶的曝光区域更加简洁溶解于显影液。特性:区分率高、台阶掩盖好、比照度好;粘附性差、抗刻蚀力气差、高本钱。
b、依据光刻胶能形成图形的最小光刻尺寸来分:传统光刻胶和化学放大光刻胶。
传统光刻胶。适用于I线〔365nm〕、H线〔405nm〕和G线〔436nm〕,。
化学放大光刻胶〔CAR,ChemicalAmplifiedResist〕。适用于深紫外线〔DUV〕波长的光刻胶。KrF〔248nm〕和ArF〔193nm〕。
4、光刻胶的具体性质
a、传统光刻胶:正胶和负胶。光刻胶的组成:树脂〔resin/polymer〕,光刻胶中不同材料的粘合剂,给与光刻胶的机械与化学性质〔如粘附性、胶膜厚度、热稳定性等〕;感光剂,感光剂对光能发生光化学反响;溶剂〔Solvent〕,保持光刻胶的液体状态,使之具有良好的流淌性;添加剂〔Additive〕,用以转变光刻胶的某些特性,如改善光刻胶发生反射而添加染色剂等。
负性光刻胶。树脂是聚异戊二烯,一种自然的橡胶;溶剂是二甲苯;感光剂是一种经过曝光后释放出氮气的光敏剂,产生的自由基在橡胶分子间形成交联。从而变得不溶于显影液。负性光刻胶在曝光区由溶剂引起泡涨;曝光时间刻胶简洁与氮气反响而抑制交联。
正性光刻胶。树脂是一种叫做线性酚醛树脂的酚醛甲醛,供给光刻胶的粘附性、化学抗蚀性,当没有溶解抑制剂存在时,线性酚醛树脂会溶解在显影液中;感光剂是光敏化合物〔PAC,PhotoActiveCompound〕,最常见的是重氮萘醌〔DNQ〕,在曝光前,DNQ是一种猛烈的溶解抑制剂,降低树脂的溶解速度。在紫外曝光后,DNQ在光刻胶中化学分解,成为溶解度增加剂,大幅提高显影液中的溶解度因子至100或者更高。这种曝光反响会在DNQ中产生羧酸,它在显影液中溶解度很高。正性光刻胶具有很好的比照度,所以生成的图形具有良好的区分率。
b、化学放大光刻胶〔CAR,ChemicalAmplifiedResist〕。树脂是具有化学基团保护〔t-BOC〕的聚乙烯〔PHS〕。有保护团的树脂不溶于水;感光剂是光酸产生剂〔PAG,PhotoAcidGenerator〕,光刻胶曝光后,在曝光区的PAG发生光化学反响会产生一种酸。该酸在曝光后热烘〔PEB,PostExposureBaking〕时,作为化学催化剂将树脂上的保护基团移走,从而使曝光区域的光刻胶由原来不溶于水转变为高度溶于以水为主要成分的显影液。化学放大光刻胶曝光速度格外快,大约是DNQ线性酚醛树脂光刻胶的10倍;对短波长光源具有很好的光学敏感性;供给陡直侧墙,具有高的比照度;。
光源
光刻是光源发出的光通过掩膜板和透镜系统照耀到光刻胶的特定局部并使之曝光,以实现图形的复制和转移。波长越小、得到的图形区分率越高。曝光光源的另外一个重要参数就是光的强度。光强定义为单位面积上的功率
〔mW/cm2〕,该光强应在光刻胶表面测量。光强也可以被定义为能量:单位面积上的光亮或亮度。曝光能量〔剂量〕=曝光强度×曝光时间。单位:毫焦每平方厘米〔mJ/cm2〕。
电磁波谱:整个可见光和不行见的电磁波。可见光谱〔白光是全部可见光
谱波长的光组成〕:390nm~780nm;紫外光谱:4nm~450nm;
常见光源有:***灯和准分子激光。另外,在先进或某些特别场合也会用到其他曝光手段,如X射线、电子束和粒子束等。
1、***灯〔MercuryLamp〕
原理:电流通过装有氙***气体的管子时,会产生电弧放电。电弧放射出一个特征光谱,包括波特长于240nm~500nm之间的紫外辐射光谱。
一般来说,特定波长的光源对应特定性能的光刻胶。在使用***灯作光源时,需要利用一套滤波器去除不需要的波长和红外波长。所选择的波长应与硅片上的关键尺寸相匹配。高压***灯一般用于I线〔365nm〕步进光刻机上。。
2、准分子激光〔ExcimerLaser〕
20世纪80年月中期以来,激光光源以可以用于光学光刻。但是其牢靠性和
性能影响其在硅片生产上的实施直至90年月中期。其优点是可以供给较大的深紫外光强。迄今唯一用于光学曝光的激光光源是准分子激光。
原理:准分子是不稳定分子,由惰性气体原子和卤素构成,如***化氩〔ArF〕。这些分子只存在于准稳定激发态。当不稳定的准分子分解成两个组成原子时,激发态发生衰减,同时放射出激光。激光器通过两个平板电极的高压〔10~20kV〕脉冲放电来激发高压惰性气体和卤素的混合物,使之维持着激发态的分子多于基态分子。实现连续放射激光。第一步激发:Kr*+F2->KrF*+F;其次步衰减:KrF*->Kr+F+DUV。
常见的准分子激光光源为248nm的KrF〔〕和193nm的ArF〔〕。
光刻中常见的效应和概念1、驻波效应〔StandingWaveEffect〕
现象:在光刻胶曝光的过程中,透射光与反射光〔在基底或者外表〕之间会发生干预。这种一样频率的光波之间的干预,在光刻胶的曝光区域内消灭相长相消的条纹。光刻胶在显影后,在侧壁会产生波浪状的不平坦
解决方案:a、在光刻胶内参与染色剂,降低干预现象;b、在光刻胶的上下外表增加抗反射涂层〔ARC,Anti-ReflectiveCoating〕;c、后烘〔PEB,PostExposureBaking〕和硬烘〔HB,HardBaking〕。
2、摆线效应〔SwingCurveEffect〕