林明祥 集成电路制造工艺课件 第五章 光刻.ppt.ppt

* 扫描投影曝光 70年代末～80年代初 * 分步重复投影曝光 80年代末～90年代，0.35μm（I line）～0.25μm（DUV）。 掩膜板缩小比例（4：1，5：1，10：1），曝光区域 （Exposure Field）22×22mm（一次曝光所能覆盖的区域）。 * Optical Stepper * 步进扫描光刻机 90年代末～至今，用于≤0.25μm工艺。 采用6英寸的掩膜板按照4：1的比例曝光， 曝光区域26×33mm。 优点：增大了每次曝光的视场； 通过扫描过程调节聚焦的能力，提供硅片表面 不平整的补偿，提高整个硅片的尺寸均匀性。 * 在0.1 微米之后用于替代光学光刻的所谓下一代光刻技术（ＮＧＬ）主要有极紫外、Ｘ射线、电子束和离子束光刻 * 第五章 复习 * 1.光刻的定义，目的是什么？对光刻工艺的基本要求是什么？ 2.光刻三要素：光刻胶、掩膜版和光刻机 3.光刻胶的分类？区别（每种光刻胶的优缺点）？ 4.光刻胶的组成材料？各部分的作用？ 5.光刻的基本步骤（8步，每步的目的） 6.曝光光源？下一代曝光光源？ 7.影响曝光质量的因素？ 8.什么是驻波效应？如何减少驻波效应？ 9.曝光方式都有哪些？ 10.显影的三个主要类型的问题？显影的方法？ 11.基本光学概念？ 12.如何提高分辨率？焦深和分辨率之间的关系？ 第五章 光刻 * 特征尺寸 CD 光刻胶，光致抗蚀剂，光阻(PR:Photo Resist) 对准 Alignment 曝光 Exposure 显影 Development 烘烤 bake 驻波效应(standing wave) 抗反射层 ARC 负光刻胶（Negative PR） 正光刻胶（Positive PR） 数值孔径 NA 分辨率-Resolution 焦深 DOF 英汉互译 * 光刻是IC制造业中最为重要的一道工艺 通常可用光刻次数及所需掩模的个数来表示某生产工艺的难易程度。 通常人们用特征尺寸来评价一个集成电路生产线的技术水平。 通常我们所说的0.13?m,0.09?m工艺就是 指的光刻技术所能达到最小线条的工艺。 分辨率表示每mm内能够刻蚀出可分辨的最多线条数。R= 1/2L 灵敏度是指光刻胶感光的速度。为了提高产量要求曝光时间越短越好，也就要求高灵敏度。 光刻胶是光刻工艺的核心 * 光刻胶又称光致抗蚀剂(Photo-Resist) ，根据光刻胶在曝光前后溶解特性的变化，有正光刻胶;负光刻胶 光刻胶对大部分可见光敏感，对黄光不敏感。 因此光刻通常在黄光室（Yellow Room））内进行 光源的产生：高压汞灯;准分子激光器 高压汞灯，它所产生的光为紫外光（UV） 下一代光刻技术：超UV光刻;X-Ray光刻;电子束光刻;离子束光刻 影响曝光质量的一些因素 1.光刻胶厚度的不均匀 2.驻波效应(standing wave)？产生原因？ 如何减少驻波效应？ * 由于曝光光源的不同,曝光分为光学曝光,X射线曝光,电子束曝光和离子束曝光 在光学曝光中,由于掩膜版的位置不同（光学曝光方式）,又分为接触式曝光,接近式曝光和投影式曝光. 投影式曝光分类 扫描投影曝光；分步重复投影曝光；步进扫描投影曝光 显影的三个主要类型的问题： 不完全显影 显影不足 严重过显影 显影方式分为：湿法显影 干法（等离子）显影 数值孔径 提高分辨率的方法 焦深和分辨率关系 * 对于一个固定的光刻胶，?不是一个固定值。和工艺参数有关 * 光学光刻是通过光学系统以投影方法将掩模上的大规模集成电路器件的结构图形“刻”在涂有光刻胶的硅片上 * 频率和振幅均相同、振动方向一致、传播方向相反的两列波叠加后形成的波。波在介质中传播时其波形不断向前推进，故称行波；上述两列波叠加后波形并不向前推进，故称驻波 * 想象孔径是光刻板的一部分，穿过它的光携带着孔径的尺寸、形状等信息，必须收集这些信息，易使印刷在光刻胶上的图像完美。问题是这些信息由于衍射效应在空间发散，因此要用一个透镜来进行聚焦，但是由于透镜的尺寸有限，聚焦透镜只能收集到部分信息，因此失去了一些细节的信息。 * 检验方法 人工检验 自动检验 人工检验 下图是一个典型的人工检验次序和内容 * 自动检验 随着晶园尺寸增大和元件尺寸的减小，制造工艺变得更加繁多和精细，人工检验的效力也到了极限。可探测表面和图形失真的自动检验系统成了在线和非在线检验的选择。 * 5.4 光刻质量分析 光刻是集成电路制造中最重要的一环，光刻的质量直接影响到器件的性能，成品率和可靠性。因此必须认真对待光刻中的质量问题 光刻中的主要质量问题有： 溶胶，小岛，针孔，毛刺和钻蚀