集成电路制造工艺 课件 3.4 先进光刻工艺介绍

集成电路制造工艺

--先进的光刻工艺单位：江苏信息职业技术学院微电子教研室光刻胶第三章光刻工艺光刻的工艺流程本章要点先进光刻工艺介绍光刻工艺的基本原理光刻胶第三章光刻工艺光刻的工艺流程本章要点先进光刻工艺介绍光刻工艺的基本原理判断光刻工艺是否具有生命力的三个标准：分辨率、套准精度、产出率，其中分辨率是关键图形最小线宽与曝光光源波长、间距之间的关系:Wmin为最小线宽K是取决于光刻工艺条件的的一个常数是入射光的波长g是掩膜版与硅片之间的间隙从公式看出，要使Wmin减小，可以减小k、λ或g,但k的典型值接近1，g如果减小，会增加接触的风险，更有吸引力的方法是减小波长λ§3.4先进光刻工艺介绍远紫外线光刻是建立在光学光刻技术基础上，使用激光产生等离子源，产生约13nm的紫外波长，这种光源工作在真空环境下以产生极外射线，由光学聚焦成光束经投影掩膜版反射扫描硅片。目前光刻图形的精度可达到30nm.EUV掩膜示意图一、极紫外线EUV曝光紫外光谱图目前深紫外线光刻采用１９３nm和２４８nm的谱线1.电子束曝光的原理与种类电子束扫描曝光电子束投影曝光矢量扫描曝光光栅扫描曝光种类

(a)矢量扫描系统(b)光栅扫描系统电子束扫描原理：利用电子枪发射具有一定能量的电子并聚焦成电子束，打在光刻胶上，使光刻胶发生反应，改变溶解度，完成曝光。二、电子束光刻2.电子束光刻胶PMMA系列，ZEP系列，HSQ系列，SAL系列2.X射线光源：1.X射线曝光的原理X射线曝光系统图阴极靶电子束X射线真空室s真空窗口掩模版衬底薄膜光刻胶靶：钯（Pd）X射线作为光源，透过X射线掩膜，X射线抗蚀剂上，抗蚀剂吸收X射线后,逐出二次电子,二次电子使得抗蚀剂链断裂(正性)或交联(负性)，从而实现光刻。420A即软X射线区，利用高能电子束轰击靶。三、X射线光刻3.X射线掩膜版基体材料：必须对X射线透明，用SiC掩模材料：必须对X射线很好地吸收，一般用Au

X射线掩膜版基体材料掩模材料4.X射线光刻胶电子束抗蚀剂1.利用透镜减少衍射k1表示系统常数，λ是光的波长，NA=2r0/D是数值孔径，表示透镜聚集折射光的能力。D是光刻版与透镜间的距离，2r0表示透镜的直径四、分辨率增强技术2.移相掩膜技术移相掩膜的光强分布

在光掩膜的某些透明图形上增加或减少一个透明的介质层，使光波通过这个介质层后产生180的相位差，与邻近透明区域透过的光波产生干涉，抵消图形边缘的光衍射效应，从而提高图形曝光分辨率。3.邻近效应校正技术（a）普通掩膜

（b）OPC掩膜

掩膜版单位图像及其成像图形将掩膜版图形依某种规则进行图形修正，以额外的图形来补偿或削减上述图形失真之处，这些附加功能称为光学邻近效应修正技术4.离轴照明技术掩膜版透镜硅片分辨率掩膜版透镜硅片分辨率通过使用光圈将入射光以一定的角度入射到光学系统的透镜上，可以收集光刻版上光栅的一阶衍射，有效降低式中k1因子，从而提高光刻分辨率轴式照明系统与离轴照明系统比较在传统光刻机的光学镜头与晶圆之间的介质可用水替代空气，以缩短曝光光源波长和增大镜头的数值孔径，从而提高分辨率。“光与水”之争，即采用更短波长（157nm）的光还是在镜头与硅片之间充水五、浸入式光刻技术压印模光刻胶需刻蚀的薄膜衬底压印模光刻胶需刻蚀的薄膜衬底压印模光刻胶需刻蚀的薄膜衬底压印模光刻胶需刻蚀的薄膜衬底（a）压膜对准（b）压膜（c）脱膜（d）刻蚀

纳米压印技术图形化工艺过程纳米压印技术是通过模