第八章光刻與刻蝕工藝-文庫(kù)吧
2025-01-09 05:40 本頁(yè)面
【正文】 l (stepper) in an IC fab.n Determines the minimum feature sizen Currently 45nm and pushing to 32 nmn 接觸式曝光機(jī)n 接近式曝光機(jī)n 投影式曝光機(jī)n 步進(jìn)式曝光機(jī)（ Stepper）1）對(duì)準(zhǔn)和曝光設(shè)備 光刻機(jī) 光刻工藝流程接觸式曝光示意圖步進(jìn) 重復(fù)（ Stepper）曝光示意圖接近式曝光示意圖投影式曝光示意圖光學(xué)曝光、 X射線曝光、電子束曝光① 光學(xué)曝光 －紫外，深紫外n 高壓汞燈：紫外 (UV）， 300－ 450nm； i線 365nm， h線 405nm， g線 436nm。n 準(zhǔn)分子激光： KrF： λ= 248nm ； ArF： λ= 193nm ； n F2激光器： λ= 157nm 。高壓汞燈紫外光譜2）曝光光源： 光刻工藝流程電子束曝光： λ ＝幾十 100197。；n 優(yōu)點(diǎn)：分辨率高；不需光刻版（直寫式）；n 缺點(diǎn)：產(chǎn)量低（適于制備光刻版）；X射線曝光： λ ＝ 240197。 ，軟 X射線；n X射線曝光的特點(diǎn)：分辨率高，產(chǎn)量大。極短紫外光（ EUV）： λ ＝ 10—14nm② 下一代曝光方法 光刻工藝流程商用 Xray光刻機(jī)光刻 7－曝光后烘焙（后烘， PEB）n 烘焙溫度高于光刻膠玻璃化轉(zhuǎn)變溫度（ Tg）n 光刻膠分子發(fā)生熱運(yùn)動(dòng)n 過曝光和欠曝光的光刻膠分子發(fā)生重分布n 平衡駐波效應(yīng)，平滑光刻膠側(cè)墻，n 目的：提高分辨率 光刻工藝流程光刻膠中的駐波效應(yīng)光刻 8－顯影 (Development)n 顯影液 溶解掉光刻膠中軟化部分 （曝光的正膠或未曝光的負(fù)膠）n 從掩膜版轉(zhuǎn)移圖形到光刻膠上n 三個(gè)基本步驟 :顯影、漂洗、干燥 光刻工藝流程顯影液： 專用n 正膠顯影液：含水的堿性顯影液，如 KOH、 TMAH (四甲基氫氧化胺水溶液 )，等。n 負(fù)膠顯影液：有機(jī)溶劑，如丙酮、甲苯等。 例， KPR（負(fù)膠）的顯影液：丁酮－最理想； 甲苯－圖形清晰度稍差； 三氯乙烯－毒性大。 光刻工藝流程光刻 8－顯影 (Development)影響顯影效果的主要因素： ⅰ ）曝光時(shí)間； ⅱ ）前烘的溫度與時(shí)間； ⅲ ）膠膜的厚度； ⅳ ）顯影液的濃度； ⅴ ）顯影液的溫度； 顯影時(shí)間適當(dāng)n t太短：可能留下光刻膠薄層 → 阻擋腐蝕 SiO2(金屬） → 氧化層 “ 小島 ” 。n t太長(zhǎng)：光刻膠軟化、膨脹、鉆溶、浮膠 → 圖形邊緣破壞。 光刻工藝流程光刻 8－顯影 (Development)正常顯影過顯影不完全顯影欠顯影顯影后剖面光刻 8－顯影 (Development) 光刻工藝流程光刻 9－堅(jiān)膜（ Hard Bake）n 蒸發(fā) PR中所有有機(jī)溶劑n 提高刻蝕和注入的抵抗力n 提高光刻膠和表面的黏附性n 堅(jiān)膜溫度 : 100 到 1300Cn 堅(jiān)膜時(shí)間： 1 到 2 分鐘堅(jiān)膜工藝：烘箱、紅外燈n 堅(jiān)膜不足：光刻膠不能充分聚合，黏附性變差，顯影時(shí)易浮膠、鉆蝕。n 過堅(jiān)膜：光刻膠流動(dòng)造成分辨率變差，易翹曲和剝落n 若 T300℃ ：光刻膠分解，失去抗蝕能力。堅(jiān)膜控制正常堅(jiān)膜 過堅(jiān)膜 光刻工藝流程光刻 10－圖形檢測(cè)（ Pattern Inspection）? 檢查發(fā)現(xiàn)問題，剝?nèi)ス饪棠z，重新開始– 光刻膠圖形是暫時(shí)的– 刻蝕和離子注入圖形是永久的? 光刻工藝是可以返工的， 刻蝕和注入以后就不能再返工? 檢測(cè)手段： SEM（掃描電子顯微鏡）、光學(xué)顯微鏡n 問題： 能否用光學(xué)顯微鏡檢查 m尺寸的圖形 ?216。 不能。因?yàn)樘卣鞒叽? ( mm = 250nm) 小于可見光的波長(zhǎng)，可見光波長(zhǎng)為 390nm (紫光 ) to 750nm (紅光 )。 光刻工藝流程 分辨率n 分辨率 R－ 表征光刻精度，光刻時(shí)所能得到的光刻圖形的最小尺寸。n 表示方法：每 mm最多可容納的線條數(shù)。若可分辨的最小線 寬為 L線條間隔也是 L），則分辨率 R為 R＝ 1/(2L) (mm1) R的主要因素：① 曝光系統(tǒng)（光刻機(jī)）：如 X射線（電子束）的 R高于紫外光。② 光刻膠：正膠的 R高于負(fù)膠；③ 其他：掩模版、襯底、顯影、工藝、操作者等。表 1 影響光刻工藝效果的
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