soc工艺课件 ch10光刻技术知识.ppt

10.3光学分辨率增强技术 光学分辨率增强技术包括移相掩模技术（phase shift mask )、 离轴照明技术(off-axis illumination)、光学邻近效应校正技术(optical proximity correction)、光瞳滤波技术（pupil filtering technology）等。 10.3.1移相掩模技术 移相掩模（PSM）的基本原理是在光掩模的某些透明图形上增加或减少一个透明的介质层，称移相器，使光波通过这个介质层后产生180°的位相差，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。移相掩模技术被认为是最有希望拓展光学光刻分辨率的技术之一。 10.3.1移相掩模技术 通过移相层后光波与正常光波产生的相位差可用下式表达： 式中 d——移相器厚度； n——移相器介质的折射率； λ——光波波长。 10.3.1移相掩模技术 附加材料造成 光学路迳差异， 达到反相 10.3.1移相掩模技术 移相掩模的主要类型有： 交替式PSM 衰减型PSM 边缘增强型PSM 无铬PSM 混合PSM 10.3.2离轴照明技术 离轴照明技术（OAI）是指在投影光刻机中所有照明掩模的光线都与主光轴方向有一定夹角，照明光经过掩模衍射后，通过投影光刻物镜成像时，仍无光线沿主光轴方向传播。是被认为最有希望拓展光学光刻分辨率的一种技术之一。它能大幅提高投影光学光刻系统的分辨率和增大焦深。 离轴照明的种类有：二极照明、四极照明、环形照明等。 10.3.2离轴照明技术 可以减小对分辨率的限制、增加成像的焦深且提高了MTF 10.3.2离轴照明技术 部分相干照明(σ)时，传统光刻截止分辨率为R传统＝λ/2NA(1+σ)。离轴照明时，所照明光都与主光轴有一定的夹角，光经过掩模衍射，由投影透镜成像时，系统截止频率为 式中，θ为照明倾斜角。显然离轴照明技术有利：提高分辨率。 10.3.2离轴照明技术  OAI的原理 例如：当?1＝NA（1＋S）时，R可以提高1倍！ 10.3.2离轴照明技术 实现方式：环形照明 四极照明 两极照明 在投影曝光系统中，掩模图形的空间像的对比度（MTF）依赖于投影物镜中参与成像的1级以上衍射光的比例。由于收集了较多高频信号，离轴照明技术通过降低成像光束中的低频成分来提高高频成分在总光强中的比例，从而提高了空间像的对比度。 10.3.3光学邻近效应校正技术 光学邻近效应（OPC）是指在光刻过程中，由于掩模上相邻微细图形的衍射光相互干涉而造成像面光强分布发生改变，使曝光得到的图形偏离掩模设计所要求的尺寸和形状。这些畸变将对集成电路的电学性质产生较大的影响。光刻图形的特征尺寸越接近于投影光学光刻系统的极限分辨率时，邻近效应就越明显。 光学邻近效应校正的种类有：线条偏置法、形状调整法、加衬线法、微型灰度法。 10.3.3光学邻近效应校正技术 OPC实例 10.4紫外光曝光技术 光学相关波长范围参考图 10.4紫外光曝光技术 光源：主要是UV，DUV 水银弧光灯： i线365nm；h线405nm；g线436nm 氙汞灯：200-300nm 准分子激光：KrF248nm；0.35-0.18 μm工艺，ArF193nm，可用于0.13μm的CMOS工艺 10.4紫外光曝光技术 1:1曝光系统 4或5倍缩小曝光系统 接触式 接近式 投影式（步进） 10.4.1接近式曝光 S≈ 5 μm s≥5μm，λ=400nm， a ≥ 2μm， R=250/mm。 只能用于3μm工艺 10.4.1接近式曝光 接触式曝光：抗蚀剂与掩膜直接接触。 20世纪70年代主要光刻手段； 主要应用于5um线宽及以上的生产方式中； 设备投资较小，图像精度较高； 接触式光刻机的掩模版包括了要曝光的硅片表面所有芯片阵列图形； 分辨率1um ； 易污染掩膜，使掩膜损伤； 每5到25次就要更换掩膜版。 10.4.2接触式曝光 10.4.3投影式曝光 数值孔径 两像点能分辨最小间隔 NA在0.2-0.45之间，取0.4 λ=400nm, δy=0.61μm 10.5其它曝光技术 其它曝光技术的主要有： 电子束光刻； X-射线光刻； 离子束光刻； 新技术展望； 10.5.1电子束光刻 电子束光刻是采用电子束光刻机进行的光刻，有两种方式：一是在一台设备中既发生图形又进行光刻，就是直写光刻（不用光刻板的光刻）；另一种是两个系统，制版和光刻