集成电路设计第8部分幻灯片.ppt

* * 光刻胶的发展 问题的提出： 曝光系统光源在向超紫外光方向发展。但DQN胶对超紫外光不敏感。 至248nm的KrF光源曝光系统， DQN胶脱色不好，导致沿胶深度曝光不均匀，小特征图形侧墙为斜坡状。 * * 光刻胶的发展（续） 解决方案： 对于DQN胶，利用化学放大作用： 将一种附加的感光化合物加入基体材料中和感光剂中，曝光时，化学放大剂起到增强光化学反应的作用。 典型的DUV胶就是由一些感光性的基体、光酸发生剂（PAG）、保护剂、改良溶剂等组成。 聚异丁烯酸甲酯（PMMA）是一种典型的深紫外光刻胶，或者作为复杂胶的基体材料。是常用的电子束光刻胶。 * * 光刻胶的发展（续） 聚合物 PAG需要解决的问题 保护剂 添加剂 丙烯酸盐 效率 t-丁基酯 玻璃传导温度改善剂 丙烯酸酯 酸度 酯环族酯 分辨率增强剂 环链烯烃 挥发性 低的烘焙温度 涂布辅助 交替共聚物 尺寸 混合物 193nm胶的可能材料和需要考虑的因素 * * 光刻胶的发展（续） 对比度增强层（CEL: contrast enhancement layers）: 软烘之后在已涂胶晶圆上旋涂某种材料，该材料相对曝光波长不透明，曝光时脱色反应之后，又变为透明。 CEL有效的将掩模图形传输到与光刻胶硬接触的CEL顶层，曝光之后， CEL在显影之前被剥离。 对深紫外曝光系统，可能光源强度不够，而且基体材料吸收光能， 采用CEL能显著改善图形质量。 * * 光刻胶的发展（续） 电荷转移化合物——无机胶： 胶分子的极性变化产生不可溶性。典型的是掺Ag的Ge-Se。 溅射或者蒸发淀积一层2000?的Ge-Se . 在电镀槽内用含AgNO3的镀液使Ge-Se层上电镀一层100nm的Ag。 在200～460nm光源曝光过程中，光掺杂过程产生Ag2Se。 Ag2Se容易溶解在碘化钾溶液中，去掉过量的银。 用CF4或其他含氟的等离子体干显影图形。 * * 无机胶－－工艺过程 对比度非常高达到７ * * 光刻胶的发展（续） 含硅胶： 由于Si-Si网络被交联的硅氧烷网络代替，在深紫外曝光过程中，含硅胶有明显的脱色现象。 曝过光的含硅胶可以在无机性溶剂，如甲苯、二甲苯中象负胶一样显影，溶剂溶解未曝光区域。 湿法显影对比度大于７。 * * 含硅胶 酚醛树脂上层30nm n-丁基甲硅烷基0.2μｍ，0.15 μｍ线条 * * 调制传输函数（续） 归一化光强度： Imax=5.0 Imix=1.0 MTF=0.67 * * 光学曝光与光刻胶 光刻胶有理想响应： 曝光量强度Dcr处于一条线。所接受能量大于Dcr的光刻胶区域，在显影处理时会全部溶解，接受曝光能量小于Dcr区域，显影时不会被侵蚀。 当线条和间距的宽度减小时，衍射只造成线条和间距的宽度的少量变化，直到Imin乘以曝光时间大于Dcr或者Imax乘以曝光时间小于Dcr。 * * 光学曝光与光刻胶（续） 实际光刻胶响应模型： 光刻胶出现两个临界曝光能量密度。当DD0,光刻胶不会在显影时溶解。当DD100时，光刻胶在显影时完全溶解。在阴影区（D0DD100）,图形将部分显影。 随着特征尺寸线宽的减小，MTF下降，实像光强度很快进入衍射光栅不能完美复制到晶圆上的区域，这种情况的点取决于D0和D100值，从而取决于光刻胶性能。 一般系统，MTF小于0.5左右，图像不能被复制。 * * 对比度曲线 分辨率描述光刻胶的性能，依赖于曝光系统。一般直接用对比度函数描述光刻胶特性。 对比度测量方法： 假定用正胶，在晶圆上涂一层光刻胶，测量胶的厚度。 短时间的均匀曝光，曝光剂量则恰好是光强乘以时间。 晶圆进入显影液中浸泡一个固定时间。 取出晶圆，漂洗，干燥，测量光刻胶的剩余厚度。 不断增加剂量，重复试验。 归一化所剩胶的厚度，描出光刻胶厚度随入射光剂量变化的对数曲线。就是对比度曲线。 * * 对比度曲线（续） 低曝光区 过渡曝光区 高曝光区 低曝光区 过渡曝光区 高曝光区 高区：所有光刻胶都去掉；低区：几乎所有光刻胶都保留。 * * 对比度曲线（续） 由曲线可得： 即为对比度定义。 对比度是光刻胶区分亮区和暗区的能力的衡量标准，辐照强度在线条和间距的边缘附近平滑的变化，光刻胶的对比度越大，线条边缘越陡。 一种光刻胶的对比度曲线不固定，取决于显影过程、软烘和曝光后烘烤过程、曝光辐照的波长、晶圆表面反射率等等。 * * 对比度曲线（续） 光刻的一个任务就是调节光刻胶工艺过程，使其对比度最大而光刻速度维持在一个可以接受的水平。 λ（mm） AZ-1350 AZ-1450 Hunt204 248 0.7 0.7 0.85 313 3.4 3.4 1.9 365 3.6 3.6 2 436 3.6 3.6 2.1 几种光刻胶不同波长时的对比度 *