西安交通大學(xué)微電子制造技術(shù)第十三章光刻-資料下載頁(yè)
2025-05-14 06:09本頁(yè)面
【正文】 可溶 Figure 負(fù)性光刻膠交聯(lián) 電信學(xué)院 微電子學(xué)系 40 半導(dǎo)體制造技術(shù) 被曝光的光刻膠溶于顯影液 未被曝光的光刻膠，包含 PAC,保持交聯(lián)并不溶于顯影液 曝光前正性光刻膠 曝光后正性光刻膠 顯影后正性光刻膠 UV Oxide Photoresist Substrate 可溶的光刻膠 曝光 未被曝光 PAC Figure 在正性 I 線光刻膠中作為溶解抑制劑的 PAC 電信學(xué)院 微電子學(xué)系 41 半導(dǎo)體制造技術(shù) 正性 I線光刻膠良好的對(duì)比特性 正膠的一大優(yōu)點(diǎn)是在光刻膠的未曝光區(qū)域不受顯影液的影響 ， 因?yàn)楣饪棠z最初就不溶解 ， 并保持這種性質(zhì) 。 這樣在光刻過(guò)程中轉(zhuǎn)移到光刻膠上的極細(xì)線條的圖形會(huì)保持線寬和形狀 ， 產(chǎn)生良好的線寬分辨率 。 正膠具有好的分辨率的原因之一是對(duì)比度高。 正膠可以更好地分辯掩膜版的亮區(qū)和暗區(qū) ， 在光刻膠上產(chǎn)生陡直的轉(zhuǎn)移圖形 （ 見(jiàn)下圖 ） 。 正性光刻膠 : ? 陡直墻 ? 無(wú)膨脹 ? 好的對(duì)比度 Film Resist Figure 電信學(xué)院 微電子學(xué)系 42 半導(dǎo)體制造技術(shù) 深紫外 (DUV)光刻膠 對(duì)于最理想的圖形分辨率 ， 光刻的目標(biāo)是曝光光線的波長(zhǎng)與關(guān)鍵尺寸成比例 。 上世紀(jì) 90年代中期最典型的曝光光線的波長(zhǎng)是 365nm的 I線 ， 可得到 。 為了得到 尺寸 ， 必須減小曝光光源的波長(zhǎng)到 250nm左右 。這個(gè)值相當(dāng)于深紫外 (DUV)248nm的紫外波長(zhǎng) 。 標(biāo)準(zhǔn) I線光刻膠由于缺乏對(duì)更小波長(zhǎng)的光敏感性 ， 要完成光刻膠的光反應(yīng)就需要更長(zhǎng)的曝光時(shí)間或高輸出能量的光源 ， 而對(duì)于 248nm深紫外波段汞燈只有很小的能量輸出 ， 基于這一原因 ， I線光刻膠只適用在線寬為 尺寸的圖形制作 。 電信學(xué)院 微電子學(xué)系 43 半導(dǎo)體制造技術(shù) * 汞燈的強(qiáng)渡在 248nm處是如此低以致不能被用于 DUV光譜光刻。如左圖所示，準(zhǔn)分之激光為給定的 DUV波長(zhǎng)提供更多的能量。 Figure DUV 發(fā)射光譜，汞燈光譜 100 80 60 40 20 0 248 nm 相對(duì)強(qiáng)渡 (%) KrF 激光發(fā)射譜 高強(qiáng)渡汞燈的發(fā)射譜 120 100 80 60 40 20 0 200 300 400 500 600 波長(zhǎng) (nm) 相對(duì)強(qiáng)渡 (%) gline 436 nm iline 365 nm hline 405 nm DUV* 248 nm 電信學(xué)院 微電子學(xué)系 44 半導(dǎo)體制造技術(shù) 深紫外光刻膠的化學(xué)放大 隨著一種基于化學(xué)放大的 DUV波長(zhǎng)光刻膠的引入 ， 光刻膠技術(shù)發(fā)生了一個(gè)重大的變化 。 化學(xué)放大 (CA)的意思是對(duì)于哪些 DNQ線性酚醛樹(shù)脂極大地增加它們的敏感性 ， 所有的正性和負(fù)性 248nm的光刻膠都可以放大 。 DUV曝光進(jìn)行酸性催化反應(yīng)而增加反應(yīng)速度 。這個(gè)過(guò)程是通過(guò)采用一種稱(chēng)為光酸產(chǎn)生劑 (PAG)的感光劑 ， 增加光刻膠的敏感性而完成的 。 對(duì)于所有 CA DUV光刻膠樹(shù)脂的基本原則是：樹(shù)脂需要化學(xué)保護(hù)團(tuán)使其不能溶于水性顯影液 。 在光刻膠的曝光區(qū)域由 PAG產(chǎn)生的酸只有經(jīng)過(guò)加熱烘焙時(shí)通過(guò)催化反應(yīng) ， 將保護(hù)團(tuán)移走 (消除保護(hù) )曝光的光刻膠便可溶于顯影液 。 電信學(xué)院 微電子學(xué)系 45 半導(dǎo)體制造技術(shù) 被曝光的光刻膠溶于顯影液 未被曝光的光刻膠保持交聯(lián)和 PAC未激活 曝光前的正性 CA光刻膠 曝光后的正性 CA光刻膠 顯影后的正性 CA光刻膠 UV Oxide Photoresist Substrate 未改變 曝光的 未曝光的 酸催化反應(yīng) （在 PEB中 ) PAG PAG PAG PAG H+ PAG PAG PAG H+ H+ PAG PAG Figure 化學(xué)放大 (CA) DUV 光刻膠 電信學(xué)院 微電子學(xué)系 46 半導(dǎo)體制造技術(shù) 軟 烘 硅片上涂膠后要進(jìn)行軟烘 （ 也叫前烘 ） 。 軟烘的目的是： ； 很好的粘附在硅片表面； ； 。 軟烘的溫度和時(shí)間視具體光刻膠和工藝條件而定 。 通常在 85～ 120℃ 的溫度范圍內(nèi) ， 時(shí)間在 30～ 60秒 。 電信學(xué)院 微電子學(xué)系 47 半導(dǎo)體制造技術(shù) DNQ/線性酚醛 樹(shù)脂光刻膠 烘陪溫度（ ℃ ) 殘留溶劑 (% w/w) Figure 軟烘過(guò)程中光刻膠的溶劑含量與溫度的關(guān)系
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