电子科大微电子工艺(五)光刻工艺.pptVIP

当光刻胶下面的底层是反光的衬底（如金属和多晶），光线将从衬底反射并可能损害临近未曝光的光刻胶，这种反射现象会造成反射切入。在反光衬底上增加一层抗反射涂层（如TiN）可消除反射切入和驻波现象。 驻波与抗反射涂层 底部抗反射涂层(BARC) 顶部抗反射涂层(TARC) 对准标记 1. 投影掩膜版的对位标记(RA) ：在版的左右两侧， RA与步进光刻机上的基准标记对准 2. 整场对准标记(GA):第一次曝光时被光刻在硅片左右两边，用于每个硅片的粗对准 3. 精对准标记(FA)：每个场曝光时被光刻的，用于每个硅片曝光场和投影掩膜版的对准 工艺过程： 1.上掩膜版、硅片传送 2. 掩膜版对准（ RA ）（掩膜版标记与光刻机基准进行激光自动对准） 3. 硅片粗对准（ GA ）（掩膜版与硅片两边的标记进行激光自动对准） 4. 硅片精对准（ FA ）（掩膜版与硅片图形区域的标记进行激光自动对准） 经过8次的对准和曝光，形成了CMOS器件结构 五、曝光后烘培（PEB） 工艺目的：使得曝光后的光敏感物质在光刻胶内部进行一定的扩散，可以有效地防止产生驻波效应。 对DUV深紫外光刻胶，曝光后烘焙提供了酸扩散和放大的热量，烘焙后由于酸致催化显著的化学变化使曝光区域图形呈现。 入射光和反射光发生干涉并引起光刻胶在厚度方向上的不均匀曝光，这种现象称为驻波效应。驻波效应降低了光刻胶成像的分辨率。深紫外光刻胶由于反射严重驻波效应严重。 干涉增强 过曝光 λ/nPR 平均曝光 强度 干涉相消 欠曝光 衬底表面 光刻胶表面 λ/nPR Photoresist Substrate Overexposure Underexposure Photoresist Substrate 驻波效应降低了光刻胶成像的分辨率，影响线宽的控制。 六、显影 工艺目的：溶解硅片上光刻胶可溶解区域，形成精密的光刻胶图形。 Developer puddle Wafer Form puddle Spin spray Spin rinse and dry 正性光刻胶 负性光刻胶 显影液 四甲基氢氧化铵 TMAH 二甲苯 Xylene 漂洗液 去离子水 DI water 醋酸正丁酯 n-Butylacetate 经曝光的正胶逐层溶解，中和反应只在光刻胶表面进行。 非曝光区的负胶在显影液中首先形成凝胶体，然后再分解，这就使整个负胶层被显影液浸透而膨胀变形。 七、坚膜烘培 工艺目的： 使存留的光刻胶溶剂彻底挥发，提高光刻胶的粘附性和抗蚀性。这一步是稳固光刻胶，对下一步的刻蚀或离子注入过程非常重要。 八、显影检查 工艺目的： 1.找出光刻胶有质量问题的硅片 2.描述光刻胶工艺性能以满足规范要求 PR Substrate 正确显影 PR Substrate 显影不足 PR Substrate 不完全显影 PR Substrate 过显影 p Example Viper defect clips Array Misplacement on first layer Wrong Reticle (RV option) Litho process-Auto ADI Hot Plate Developer dispenser Track Hot Plate Spin Station 光刻机 Track Robot 思考题： 如果使用了不正确型号的光刻胶进行光刻会出现什么情况？ 5.3 光学光刻 光学光刻是不断缩小芯片特征尺寸的主要限制因素。 光源 光的能量能满足激活光刻胶，成功实现图形转移的要求。光刻典型的曝光光源是紫外（UV ultraviolet）光源以及深紫外（DUV）光源、极紫外（EUV）光源。 1.高压汞灯 2.准分子激光 Intensity (a.u) G-line (436) I-line (365) 300 400 500 600 Wavelength (nm) H-line (405) Deep UV (260) 典型高压汞灯的发射光谱 名称 波长 (nm) CD分辨率 (um) 汞灯 G-line 436 0.50 H-line 405 I-line 365 0.35 to 0.25 准分子激光