微纳加工技术总结

1、1 n 光刻工艺的基本过程光刻工艺的基本过程 n 正性胶与负性胶性能比较。正性胶与负性胶性能比较。 n 光学曝光方式光学曝光方式 掩模对准式曝光掩模对准式曝光 2 Wkz n 影响接近式曝光分辨率的因素影响接近式曝光分辨率的因素 3 1 Rk NA n 投影式曝光的光学分辨率投影式曝光的光学分辨率 4 sinNAn n 数值孔径数值孔径 5 n 光学技术中的景深与焦深光学技术中的景深与焦深 6 景深不足景深不足 大景深效果大景深效果 n 照相摄影中的景深效果照相摄影中的景深效果 7 n 焦深与分辨率的关系焦深与分辨率的关系 1 Rk NA 22 () DOFk NA n 焦深甚至比分辨率更为重

2、要焦深甚至比分辨率更为重要 8 n 极紫外曝光极紫外曝光 9 n X射线曝光用掩模射线曝光用掩模 硅或碳化硅膜硅或碳化硅膜 Au、W、Ta 10 对光学系统的改进，包括离轴照明技术、空间滤波技术；对光学系统的改进，包括离轴照明技术、空间滤波技术； 对掩模版技术的改进，包括移相掩模技术和光学邻近效应校对掩模版技术的改进，包括移相掩模技术和光学邻近效应校 正技术。正技术。 n 波前工程波前工程 11 n 离轴照明离轴照明 12 光阑 光阑 倾斜照明 n 空间滤波技术空间滤波技术 Q光源面光源面Pin光瞳面：光瞳面： 频谱面频谱面 I硅片面硅片面(像面像面)L聚光镜聚光镜t掩模掩模 13 n 交替式

3、移相掩模交替式移相掩模 振幅振幅 相位相位 光强光强 传统二传统二 元掩模元掩模 180 相移层相移层 14 n 光学邻近效应光学邻近效应 15 已确定某光刻胶在已确定某光刻胶在MTF等于等于04时具有分辨图形能力。若曝时具有分辨图形能力。若曝 光工具光工具NA=035，曝光波长为，曝光波长为436nm和和S=05。问：这个。问：这个 工具可分辨的工具可分辨的最小特征尺寸最小特征尺寸是多少是多少?聚焦深度聚焦深度（取（取k2=1）是）是 多少多少?如果光源用如果光源用i线线(365nm)替换，这些数怎样变化替换，这些数怎样变化? n 光学投影光刻的分辨率限制光学投影光刻的分辨率限制 解：由图得

4、到，解：由图得到，MTF等于等于04和和s=05时，归一化空间频率为时，归一化空间频率为 0 0 52. 16 已确定某光刻胶在已确定某光刻胶在MTF等于等于04时具有分辨图形能力。若曝光工具时具有分辨图形能力。若曝光工具NA=035， 曝光波长为曝光波长为436nm和和S=05。问：这个工具可分辨的。问：这个工具可分辨的最小特征尺寸最小特征尺寸是多少是多少?聚焦聚焦 深度深度（取（取k2=1）是多少）是多少?如果光源用如果光源用i线线(365nm)替换，这些数怎样变化替换，这些数怎样变化? 例子：光学投影光刻的分辨率限制例子：光学投影光刻的分辨率限制 1 0 0 35 1 316 0 61

5、436 . . . m 1 0 0 520 52 1 3160 684.m 11 1 46 0 684 2. . Wm 1 46 0 73 2 . .Wm 解：（解：（1）对于）对于g线线436nm而言：而言： 2 436 13 56 0 35 . . DOFm 查图得到的空间频率查图得到的空间频率 雷利准则对应的空间频率雷利准则对应的空间频率 线条或间隔的宽度，即所求的特征尺寸。线条或间隔的宽度，即所求的特征尺寸。 焦深焦深 空间周期空间周期 0 0 61. NA 22 () DOFk NA 1 2W 17 （a a）曝光；曝光； （b）显影；）显影； （c）电铸；）电铸； （d）将聚合）将

6、聚合 物去除后物去除后 得到金属得到金属 微结构；微结构； （e）注塑；）注塑； （f）脱模。）脱模。 n LIGA工艺流程工艺流程 18 形式一：形式一：日本日立公司采用的形式。日本日立公司采用的形式。 n 电子束投影曝光模版电子束投影曝光模版 形式二：形式二：朗汛公司朗汛公司(前贝尔实验室前贝尔实验室)和和IBM公司采用的形式。公司采用的形式。 19 n 金属溶脱工艺过程金属溶脱工艺过程 20 沉积过程中的衬底温度低于光刻胶软化温度。 薄膜沉积的方向性。 溶脱剥离法要求沉积的金属薄膜厚度小于光刻胶厚度的1/3。 对于高深宽比的图形，随着薄膜沉积厚度的增加，将发生不 均匀图形沉积。因此，对于

7、厚膜沉积和高深宽比结构，需要 通过电镀法进行薄膜沉积。 21 n薄膜沉积的方法 物理气相沉积：电阻蒸发镀膜、电子束蒸发镀膜、溅射镀膜、 分子束外延。 化学气相沉积：CVD、PCVD。 蒸发镀膜过程中，样品位于球面上，薄膜均匀。 高分子量的高分子量的PMMA 在最顶层为成像层，在最顶层为成像层， 低分子量的低分子量的PMMA 在底层。在底层。 PMMAPMMA双层抗蚀剂工艺双层抗蚀剂工艺 PMMA的分子量越低，的分子量越低， 其灵敏度越高。在同其灵敏度越高。在同 样的曝光剂量下，底样的曝光剂量下，底 层低分子量的层低分子量的PMMA 显影速度要比顶层高显影速度要比顶层高 分子量的分子量的PMMA

8、快。快。 n 电子束曝光中的多层抗蚀剂工艺电子束曝光中的多层抗蚀剂工艺 PMMA-PPMMA-P（MMA-MAAMMA-MAA）双层抗蚀剂工艺）双层抗蚀剂工艺 22 LOR双层抗蚀剂显影剖面双层抗蚀剂显影剖面 23 n 用多层抗蚀剂工艺制作高深宽比结构用多层抗蚀剂工艺制作高深宽比结构 24 n 电子束曝光的邻近效应电子束曝光的邻近效应 25 电子束曝光系统电子束曝光系统 n 影响电子束曝光极限分辨率的因素影响电子束曝光极限分辨率的因素 稳定的工作环境稳定的工作环境 二次电子散射效应二次电子散射效应 抗蚀剂工艺抗蚀剂工艺 26 n 离子束曝光系统中用离子束曝光系统中用 质量分析器质量分析器 27

9、 Vf EB质量分析器的结构质量分析器的结构 28 磁质量分析器的结构磁质量分析器的结构 S1S2 S1S2 29 n 聚焦离子束加工原理聚焦离子束加工原理 离子溅射离子溅射 离子诱导沉积（离子束辅助沉积）离子诱导沉积（离子束辅助沉积） 30 n 聚焦离子束加工应用聚焦离子束加工应用1：制作集成电路的剖面：制作集成电路的剖面 31 用聚焦离子束连接绝缘层下金属导体用聚焦离子束连接绝缘层下金属导体 n 聚焦离子束加工应用聚焦离子束加工应用2：聚焦离子束对电路进行修：聚焦离子束对电路进行修 理理 32 聚焦离子束对电路进行修理的实例聚焦离子束对电路进行修理的实例 33 n 聚焦离子束加工应用聚焦离

10、子束加工应用3：修复光刻掩模：修复光刻掩模 34 n 离子束曝光所用的掩模离子束曝光所用的掩模 镂空掩模镂空掩模 35 离子束曝光所用的掩模离子束曝光所用的掩模普通薄膜透射掩模普通薄膜透射掩模 离子束曝光所用的掩模离子束曝光所用的掩模硅通道掩模硅通道掩模 36 n 纳米压印技术纳米压印技术 37 38 n 刻蚀技术 化学湿法腐蚀技术。 干法腐蚀技术：溅射刻蚀、等离子体刻蚀、反应离子刻蚀。 指标： （2）选择比，也即 掩模的抗刻蚀比。 被被刻刻蚀蚀材材料料的的刻刻蚀蚀速速率率 选选择择比比= = 不不被被刻刻蚀蚀材材料料的的刻刻蚀蚀速速率率 （1）各向异性比。 垂垂直直方方向向刻刻蚀蚀的的尺尺寸

11、寸 各各向向异异性性比比= = 横横向向刻刻蚀蚀的的尺尺寸寸 Wkz n 影响接近式曝光分辨率的因素影响接近式曝光分辨率的因素 39 n 焦深与分辨率的关系焦深与分辨率的关系 1 Rk NA 22 () DOFk NA n 焦深甚至比分辨率更为重要焦深甚至比分辨率更为重要 40 已确定某光刻胶在已确定某光刻胶在MTF等于等于04时具有分辨图形能力。若曝时具有分辨图形能力。若曝 光工具光工具NA=035，曝光波长为，曝光波长为436nm和和S=05。问：这个。问：这个 工具可分辨的工具可分辨的最小特征尺寸最小特征尺寸是多少是多少?聚焦深度聚焦深度（取（取k2=1）是）是 多少多少?如果光源用如果光源用i线线(365nm)替换，这