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第十四章 光刻：对准和曝光 学习目标： 1、光刻中对准和曝光的目的； 2、光学光刻中光的特性以及光源的重要性； 3、陈述并解释光刻中光学系统的重要方面； 4、解释分辨率、描述分辨率的重要参数及计算方法； 5、五代用于对准和曝光的设备； 6、描述投影掩膜版，解释如何制造，以及在精细光刻中 的应用； 7、论述用于短波长光刻的光学增强技术； 8、解释光刻中对准是怎样获得的。 现代光刻设备以光学光刻为基础，利用光学系统把掩膜版上的图形精确地投影曝光到涂过光刻胶的硅片上。 包括：紫外光源、光学系统、一块由芯片图形组成的投影掩膜版、一个对准系统和一个覆盖光敏光刻胶的硅片。 光学光刻处在硅片制造的中心位置，占60%的硅片生产时间。 光学光刻关键设备是分步重复光刻机（步进光刻机），近来使用步进扫描光刻机。 步进光刻机3基本目标（精度和重复性规范）： 1、使硅片表面和石英掩膜版对准并聚焦（包括图 形）； 2、通过对光刻胶曝光，把高分辨率的投影掩膜版 上图形复制到硅片上； 3、在单位时间内生产出足够多的符合产品质量规 格的硅片。 光学曝光： 曝光过程中，光源发出的光通过对准的掩膜版，版上有透明和不透明的图形。曝光的目的就是把版上的图形精确地复制成光刻胶上的最终图像。 曝光光线波长越短，能够曝出的特征尺寸就越小 曝光需要一定的能量，让光刻胶产生化学反应 最小分辩率 根据量子力学：光线是波，波动性限制了 最细线条：ΔL＝ λ/2 最小：R＝λ， λ为波长。 所以选用曝光的λ越小，R越小。 需要考虑：光源，光刻胶 光刻胶中的驻波效应 特征分辩率 计算分辩率 ?, NA and k（工艺因子） 变化数值孔径时分辩率随焦深(景深)的变化 接触式曝光机缺点： 掩膜版的损坏、污染、缺陷高， 晶片变形影响精度 优点产量高，一次曝光完成， 接近式：5~50um， 边缘的光衍射造成从掩膜版下侧反射引起不希望的光刻胶曝光 分步重复光刻机 步进扫描光刻机的硅片曝光场 投影掩膜版 投影掩膜版与光掩膜版的比较 投影掩膜版材料 投影掩膜版的缩影 投影掩膜版的制造 投影掩膜版的损伤来源 投影掩膜版和掩膜版的区别 投影掩膜版 光线增强技术 相移掩膜技术 (PSM) 光线临近修正 (OPC) 离轴照明 偏差 对准 基准补偿 套准精度 对准标记 对准类型 评价对准标记的好坏有两个重要标准，一是能够在工艺流程中有稳定而良好的标记形貌；二是能够形成良好的信号反差。在大多数的芯片制造过程中，对准标记的形成不外乎以下几种方式：直接在工艺层上刻蚀出标记；利用硅的掺杂氧化效应形成标记；直接在硅衬底上腐蚀出标记。 对准标记的形成一般要经历氧化、扩散、刻蚀等，而氧化层的厚度、扩散掺杂浓度和刻蚀效果都会对对准标记的最终形态产生影响。在实际的工艺过程中，不同IC的工艺流程对掺杂、氧化层厚度、刻蚀等的参数要求是不完全一样的，所以对于不同的工艺流程要采用不同类型的对准标记。 光刻机采用的对准方式不同，对准标记的形貌和制作要求也不一样。对于采用相位光栅对准方式的光刻机来说，由于其利用一阶衍射光成像，只与具有周期结构标记的相位有关而与强度无关，所以标记做在首层的工艺层上，并且以后各层工艺层对准时都采用首层形成的标记时比较好。此时在工艺上要考虑的就是首层标记的制作，最常用的方式就是控制掺杂剂量，进而控制好对准标记的形貌。 此外，光刻机操作人员曾建议设计辅助有哪些信誉好的足球投注网站线，因为在高放大率的数字显微镜视场中，有哪些信誉好的足球投注网站一个边长200μm的小对准标记，并不易发现。准备给方框加一条“尾巴”，一个长12.4mm宽10μm的平行于 X轴的透光狭缝（或其它具有辨别特征的形状，比如点划线），介于功能曲线之间，除了这条直线，本例中其余图案都是曲线，所以易于发现，顺着这条有哪些信誉好的足球投注网站线沿 X轴平移承片台，很容易找到对准标记。需要注意，对准图形及有哪些信誉好的足球投注网站线的加入不应影响到其它图案，也不应干扰到工件的功能，在本例中，双面光刻调制盘作为光路一部分用于约束光束，加工完成后，要用不透明的涂料涂覆标记图案及有哪些信誉好的足球投注网站线即可，即便没有有哪些信誉好的足球投注网站线，由于小方框对准标记是透光的，也不免要用涂料涂覆，涂料对于测量狭缝和机械装配公差配合没有影响。 ? 套准偏差套准容差：特征尺寸的1/3 分步重复对准系统 1、温度； 2、湿度； 3、振动； 4、大气压力； 5、颗粒沾污 线宽和套准精度在小于0.25微米结构中采用关键质量标准；对于次关键层，可采用酚醛DNQ光刻胶和I线步进光刻机。目的是减少成本 1、聚焦曝光剂量； 2、光源的光强度（均匀）； 3、光刻机的掩膜版对准； 4、图形分辨率； 5、掩膜版质量 第十四章 作业 P380：2，5，10，11，24，25，28，29，31，32，