第5章光刻汇编.ppt

本章小结 掩膜版 光刻的8个工艺步骤和作用 光刻胶的成分和作用 正胶和负胶 光刻胶的厚度 接触式曝光和投影式曝光 本章小结 曝光光源 数值孔径 分辨率和焦深 驻波效应、抗反射涂层 扫描光刻机和步进光刻机的特点 本章习题 书中第14章： 24、50 书中第15章：17 本章作业 1. 请写出光刻的8个基本步骤 2. 请列出软烘的至少2个作用 3. 已知接触孔版图图形为一些小方块，如果使用正胶，掩膜版应该是暗版还是亮版？ 4. 已知某台分步重复光刻机的紫外光源波长为248nm、光学系统的数值孔径为0.7、工艺因子为0.7，试计算该设备光刻的分辨率和焦深。 涂胶/显影系统设备（AIO-700型） 涂胶/显影系统设备（AIO-700型） 光刻机分类 光刻机类型按照曝光进行方式分为： 接触式(Contact)，接近式(Proximity)，扫描式(Scan)，步进式(Stepping)，步进-扫描式(Step and Scan) 按照工作波长分为： g-line(435 nm), i-line(365 nm), KrF(248nm), ArF(193nm), 和将来的EUV(13.5nm) 按照工作平台的个数分为： 单平台，双平台(ASML Twinscan)，串列平台(Nikon NSR-S610C) 按照一次曝光的区域(Exposure Field)大小分为：迷你(Mini)，全尺寸(Full Field, 26mm x 33mm) 按照缩小比例(Reduction Ratio)分为：10倍、5倍、4倍和1倍 不同时代的五种光刻机 1. 接触式光刻机－20世纪70年代，特征尺寸≥2μm 2. 接近式光刻机－20世纪70年代，特征尺寸≥2μm 3. 扫描投影式光刻机－20世纪80年代初，特征尺寸≥1μm 4. 分步重复式光刻机－20世纪80年代后，亚/深亚微米 5. 步进扫描式光刻机－近年来发展的，亚/深亚微米 接触式光刻机和接近式光刻机 接触式光刻机和接近式光刻机的特点 1. 版上图形与片上图形1：1 2. 人工对准 3. 版接触光刻胶损伤大光刻图形缺陷多，接近式好些 4. 特征尺寸≥2μm 5. 目前大尺寸功率器件的光刻还使用它。 扫描投影式光刻机 扫描投影式光刻机的特点 1. 版上图形与片上图形1：1 2. 人工对准 3. 版与光刻胶不接触节省版光刻图形缺陷少 4. 特征尺寸≥1μm 分步重复式光刻机 NSR2005 i9c 型 NIKON光刻机 分步重复式光刻系统 分步重复式光刻机的特点 1. 版上图形与片上图形5：1（即缩小倍率5：1） 掩膜版制造更容易更精确 2. 机器自动对准 3. 光刻精度高，特征尺寸：亚/深亚微米 4. 对硅片的平整度和几何形状变化的补偿较容易 5. 为提高硅片处理速度，镜头尺寸大、曝光 区域大，造成像差大，图像畸变 6. 如今国内外工艺线均使用分步重复式光刻机（日本NIKON公司、佳 能公司生产） 7. 造价高，一台0.25μm新的步进式光刻机 1000多万人民币 序号 性能参数 参数要求 1 分辨率 0.45μm 2 焦深 ≥0.7μm 3 套刻精度 ≤110nm 4 最大曝光面积 20 X 20 mm2 5 曝光光强 ≥600mw/cm2 NSR2005 i9c 型NIKON光刻机主要性能指标 NSR2005 i9c 型NIKON光刻机光刻特征尺寸SEM照片1 NSR2005 i9c 型NIKON光刻机光刻特征尺寸SEM照片2 步进扫描式光刻机 步进扫描式光刻机工作原理 步进扫描式光刻机的特点 1. 版上图形与片上图形4：1（即缩小倍率4：1） 掩膜版制造更容易和精确 2. 机器自动对准 3. 光刻精度高，特征尺寸：亚微米/深亚微米 4. 用较小的透镜尺寸获得较大的曝光场从而获得较大的芯片尺寸 5. 扫描过程调节聚焦，透镜缺陷、硅片平整度变化自动补偿 6. 原来由镜头成像质量保证的Y方向的线宽和套刻精度现在由机械扫描精度来实现 7. 造成像差小，图像畸变小 8. 制造成本低 步进扫描式光刻机的特点 环境条件对光刻的影响 1. 温度：掩膜版架、光学系统、承片台等 2. 湿度：胶粘附性、数值孔径、聚焦等 3. 振动：定位、对准、聚焦、曝光等 4. 大气压力：空气折射率、激光干涉计 5. 颗粒污染：图形缺陷 ITRS（2012） 5.5 先进光刻技术（选看） 离轴照明（OAI）：减小k因子 80年代开始就有使用 相移掩膜技术（PSM）：减小k因子 已在0.18μm及以下工艺关键层使