光刻与刻蚀工艺

发布者:admin 发布时间:2019-10-24 02:10 浏览次数:

  lithography ?Introduction ?光刻 ? 洁净室 ? 工艺流程 ? 光刻机 ? 光刻胶 ? 掩膜版 图形曝光与刻蚀 ? 图形曝光(lithography,又译光刻术) ? 利用掩膜版(mask)上的几何图形,通过光化 学反应,将图案转移到覆盖在半导体晶片上的感 光薄膜层上(称为光致抗蚀剂、光刻胶或光阻, resist,简称抗蚀剂)的一种工艺步骤 ? 这些图案可用来定义集成电路中各种不同区域, 如离子注入、接触窗(contact window)与压 焊(bonding-pad)区。 图形曝光与刻蚀 ? 刻蚀 ? 由图形曝光所形成的抗蚀剂图案,并不是电路 器件的最终部分,而只是电路图形的印模。为 了产生电路图形,这些抗蚀剂图案必须再次转 移至下层的器件层上。 ? 这种图案转移(pattern transfer)是利用腐 蚀(etching)工艺,选择性地将未被抗蚀剂 掩蔽的区域去除。 ULSI对光刻有哪些基本要求? ?高分辨率 ? 在集成电路工艺中,通常把线宽作为光刻水平 的标志,一般也可以用加工图形线宽的能力来 代表集成电路的工艺水平。 ?高灵敏度的光刻胶 ? 光刻胶的灵敏度是指光刻胶的感光速度。 ? 产品的产量 曝光时间 ? 确保光刻胶各项属性均为优异的前提下,提高 光刻胶的灵敏度 ULSI对光刻有哪些基本要求? ? 低缺陷 ? 缺陷关系成品率 ? 精密的套刻对准 ? 集成电路芯片的制作需要经过多次光刻,在各次曝光 图形之间要相互套准。 ? ULSI的图形线um以下,通常采用自对准技术。 ? 大尺寸硅片上的加工 ? ULSI的芯片尺寸为1~2cm2 ? 提高经济效益和硅片利用率 洁净室(1) 洁净室(2) ? 洁净室的等级定义方式: ? (1)英制系统: ? 每立方英尺中直径大于或等于0.5um的尘埃粒子总数 不准超过设计等级数值。 ? (2)公制系统 ? 每立方米中直径大于或等于0.5um的尘埃粒子总数不 准超过设计等级数值(以指数计算,底数为10)。 洁净室(3) ? 例子: ? (1)等级为100的洁净室(英制),直径大于 或等于0.5um的尘埃粒子总数不超过100个/ft3 ? (2)等级为M3.5的洁净室(公制),直径大 于或等于0.5um的尘埃粒子总数不超过103.5 (约3500个/m3) ? 100个/ft3= 3500个/m3 ? 一个英制等级100的洁净室相当于公制等级 M3.5的洁净室。 洁净室(4) ? 对一般的IC制造 区域,需要等级100 的洁净室,约比一般 室内空气低4个数量 级。 ? 在图形曝光的工 作区域,则需要等级 10或1的洁净室。 lithography ?Introduction ? 光刻 ? 洁净室 ? 工艺流程 ? 光刻机 ? 光刻胶 ? 掩膜版 光刻原理(1) ? 掩膜版图形转移到光刻胶 ? 在光刻过程中,光刻胶受到光辐射之后发生光 化学反应,其内部分子结构发生变化,在显影 液中光刻胶感光部分与未感光部分的溶解速度 相差非常大。 ? 利用光刻胶的这种特性,就可以在硅片的表面 涂上光刻胶薄层,通过掩膜版对光刻胶辐照, 从而使某些区域的光刻胶感光之后,再经过显 影就可以在光刻胶上留下掩膜版的图形。 光刻原理(2) ?光刻胶图形转移到硅表面的薄膜 ? 在集成电路制作中,利用这层剩余的光刻胶图 形作为保护膜,可以对硅表面没有被光刻胶覆 盖的区域进行刻蚀,或者对这些区域进行离子 注入,从而把光刻胶上的图形转移到硅表面的 薄膜上去,由此形成各种器件和电路的结构, 或者对未保护区进行掺杂。 光刻原理(3) ?光刻三要素:光刻胶、掩膜版和光刻机 ? 光刻胶又叫光致抗蚀剂,它是由光敏化合物、 基体树脂和有机溶剂等混合而成的胶状液体 ? 光刻胶受到特定波长光线的作用后,导致其化 学结构发生变化,使光刻胶在某种特定溶液中 的溶解特性改变 ?光刻过程的主要步骤: ? 曝光、显影、刻蚀 Process flow optical litho Resist coat (wafer track) resist substrate Expose (illumination tool) positive tone Develop (wafer track) etch (ion implantation) resist strip mask negative tone 光刻工艺过程 ? 涂胶 coating ? 前烘 prebaking ? 曝光 exposure ? 显影 development ? 坚膜 postbake ? 刻蚀 etch ? 去胶 strip ? 检验 inspection 1、涂胶 SiO2 Si (1)氧化、清洗 光刻胶 SiO2 Si (2)涂胶、前烘 1、涂胶 ?涂胶目的 ? 在硅片表面形成厚度均匀、附着性强、并且没 有缺陷的光刻胶薄膜。 ?怎样才能让光刻胶粘的牢一些? 可以开始涂胶了…… ? 怎么涂? ? 旋转涂胶法:把胶滴在硅片,然后使硅片高速旋转, 液态胶在旋转中因离心力作用由轴心沿径向(移动) 飞溅出去,但粘附在硅表面的胶受粘附力的作用而留 下。在旋转过程中胶所含的溶剂不断挥发,故可得到 一层均匀的胶膜 ? 怎样才算涂的好? ? 膜厚均匀,正胶2%,负胶5% 涂胶-----转速Vs膜厚 ? 转速Vs膜厚 ? 其中:T表示膜厚,S表示转速;从上式可以看出, 光刻胶的膜厚与旋转速度的平方根成反比。 2、前烘(softbake)--再次改善光刻胶粘附性 ? 目的 ? 去除胶内的溶剂,提高胶的粘附力 ? 提高胶的抗机械摩擦的能力 ? 减小高速旋转形成的薄膜应力 ? 条件: ? 温度 :90 to 120 ℃ ? 时间:60s to 120s 2、前烘(softbake)--再次改善光刻胶粘附性 ?前烘不足 ? 光刻胶与硅片黏附性变差 ? 因光刻胶中溶剂含量过高致使曝光的精确度下降 ?前烘过量 ? 延长时间,产量降低 ? 过高的温度使光刻胶层的粘附性会因光刻胶变脆而降 低 ? 过高的温度会使光刻胶中的感光剂发生反应,使光刻 胶在曝光时的敏感度变差 3、曝光(Exposure) 紫外光 掩模版 光刻胶 SiO2 Si (3)曝光 3、曝光(Exposure) ? 曝光 ? 光通过掩模版照射,使照射到的光刻胶起光化学反应 ? 感光与未感光的光刻胶对碱性溶液的溶解度不同 ? 掩模版上的图案,完整地传递(Transfer)到晶片表面的 光阻上 ?目的: ? 确定图案的精确形状和尺寸 ? 完成顺序两次光刻图案的准确套制 曝光后烘焙(PEB) ? 驻波效应 ? 定义:入射光与反射光间的相长和相消干涉造 成的效应 ? 影响:曝光过程中,在曝光区与非曝光区边界 将会出现驻波效应,影响显影后所形成的图形 尺寸和分辨率 ? 改善措施:曝光后烘焙 4、显影(Development) 光刻胶 SiO2 Si (4)显影、坚膜 4、显影(Development) ? 原理 ? 显影时曝光区与非曝光区的光刻胶不同程度 的溶解 ? 显影过程 ? 把已曝光的硅晶片浸入显影液中,通过溶解 部分光刻胶的方法使胶膜中的潜影显现出来 的过程 ? 显影留下的光刻胶图形将在后续的刻蚀 和离子注入工艺中作为掩膜 4、显影(Development) ? 显影方式: ? 浸渍显影; ? 旋转喷雾显影 ? 影响显影效果的因素 : ? ? ? ? ? ? a.曝光时间; b.前烘的温度和时间; c.光刻胶的厚度; d.显影液的浓度; e.显影液的温度; f.显影液的搅拌情况 4、显影(Development) 4、显影(Development) ?显影之后的检查 ? 掩膜版选用是否正确 ? 光刻胶的质量是否满足要求(污染、划痕、气泡 和条纹) ? 图形的质量(有好的边界,图形尺寸和线宽满足 要求) ? 套准精度是否满足要求 ? 光刻是唯一可以返工的工艺步骤 5、坚膜 —显影后必须进一步增强光刻胶粘附力 ?坚膜 ? 在光刻显影后,再经过一次烘烤,进一步将胶内 残留的溶剂含量由蒸发降到最低,使其硬化 ?坚膜的目的 ? 去除光刻胶中剩余的溶剂,增强光刻胶对硅片表 面的附着力 ? 提高光刻胶在刻蚀和离子注入过程中的抗蚀性和 保护能力 5、坚膜 —显影后必须进一步增强光刻胶粘附力 光刻胶 SiO2 Si (5)腐蚀 6、去胶 SiO2 Si (6)去胶 6、去胶 ? 经过刻蚀或离子注入后,将光刻胶从表面除去 ? 去胶方法 ? 湿法去胶 ? 有机溶液去胶 –不腐蚀金属,去除Al上的光刻胶需用有机溶剂 ? 无机溶液去胶 ? 干法去胶 ? 等离子体将光刻胶剥除 ? 刻蚀效果好,但有反应残留物玷污问题,故与湿法腐蚀搭配使 用 lithography ?Introduction ?光刻 ? 洁净室 ? 工艺流程 ? 光刻机 ? 分辨率-曝光光源 ? 套准 ? 光刻胶 光刻机 ? 光刻机的性能可由下面三个参数来判别 ? 分辨率 光刻机 ? 光刻机的性能可由下面三个参数来判别 ? 套准精度 ? 产率 ? 对一给定的掩膜版,每小时能曝光完成的晶 片数量 曝光光源 ?光刻机发展为两大类型,即光学光刻机和非光 光刻机的种类 学光刻机,如图所示。 光学光刻机采用紫 外线作为光源,而 非光学光刻机的 光源则来自电磁 光谱的其他成分。 光学 接触式 接近式 非光学 X 射线 电子束 投影式 步进式 曝光光源 ?普通光源 ? 光的波长范围大,图形边缘衍射现象严重,满 足不了特征尺寸的要求。 ?晶圆生产用的曝光光源 曝光光源 ?晶圆生产用的曝光光源 ? 最广泛使用的曝光光源是高压汞灯 ? 产生的光为紫外光(UV) ? 三条发射线nm) ? H线um工艺) 曝光光源 ?晶圆生产用的曝光光源 ? 产生的光为深紫外光(DUV) ? 氟化氪 KrF (248nm) –(0.35um,0.25um,0.18 CMOS技术) ? 氟化氩 ArF (193nm) – (0.2um以下工艺) 曝光光源 ?超细线条光刻技术 ? 甚远紫外线nm) ? 电子束光刻 (波粒二相性,更多显示粒子性) 以上两种曝光光源比较有前景,可以对亚 100nm,亚50nm的特征尺寸进行光刻 ? X射线 ? 离子束光刻 光学曝光方法 光学曝光方法 ?遮蔽式曝光 ? 接触式曝光 ? 提供约1um的分辨率 ? 对掩膜版造成损伤 ? 接近式曝光 ? 可以减小掩膜版损伤 ? 间隙会在掩膜版图案边缘造成光学衍射 ? 分辨率降低至2um~5um 光学曝光方法 光学曝光方法 ? 投影式曝光 ? 利用投影的方法,将掩膜版上图案投影至相距好几厘 米的晶片上。 (a)晶片整片扫描 (b)1:1步进重复 光学曝光方法 lithography ?Introduction ?光刻 ? 洁净室 ? 工艺流程 ? 光刻机 ? 分辨率-曝光光源 ? 套准 ? 光刻胶 套准精度 ?对准 ? 把所需图形在晶园表面上定位或对准。 ?如果说光刻胶是光刻工艺的“材料”核心, 那么对准和曝光则是该工艺的“设备”核心。 图形的准确对准是保证器件和电路正常工作 的决定性因素之一。 对准法则 ? 第一次光刻只是把掩膜版上的Y轴与晶园上的平边成 90?,如图所示。 接下来的掩膜版都用对准 晶圆 标记与上一层带有图形的 掩膜对准。对准标记是一 个特殊的图形(见图), 分布在每个芯片图形的边 缘。经过光刻工艺对准标 平边 掩膜版 记就永远留在芯片表面,同时作为下一次对准使用。 对准标记 未对准种类:(a) X方向 (b) 转动 (c) 伸出 lithography ?Introduction ?光刻 ? 洁净室 ? 工艺流程 ? 光刻机 ? 光刻胶 ? 掩膜版 光刻胶的基本属性 ?主要有两种光刻胶: ? 正胶:曝光后显影时曝光部分被溶解,而没有 曝光的部分留下来 ——邻叠氮醌类 ? 负胶:曝光后显影时没有曝光部分被溶解,而 曝光的部分留下来——聚乙烯醇肉桂酸酯和聚 乙烯氧乙基肉桂酸酯 基本光刻技术 *实际工艺中正胶用的比较多,why? ? a.分辨率高 ? b.抗干法腐蚀的能力较强 ? c.抗热处理的能力强 ? d.可用水溶液显影,溶涨现象小 ? e.可涂得较厚(2-3um)不影响分辨率,有较好台 阶覆盖性 ? f.适合1:1及缩小的投影光刻 ? 负胶也有一些优点,如: 粘附性好,抗湿法腐蚀 能力强等 光刻胶的主要成分 ?1.树脂(高分子聚合物 ) ? 光照不发生反应,保证光刻胶薄膜的附着性和抗腐 蚀性,决定光刻胶薄膜的膜厚、弹性和热稳定性等 光刻胶的主要成分 ? 2.光敏剂(PAC) ? 受光辐照之后会发生化学反应 光刻胶的主要成分 ?3.溶剂 ? 使光刻胶在涂到硅片表面之前保持为液态 光刻胶的基本属性 ?光学性质 ? 光敏度,折射率 ?力学和化学性质 ? 固溶度、粘滞度、粘着度、抗腐蚀性、热稳定 性、流动性和对环境的敏感度 ?其它特性 ? 纯度、金属含量、可应用的范围、储存的有效 期和燃点 光刻胶的基本属性 ?对比度 ? 对比度会直接影响到曝光后光刻胶膜的倾角和 线宽。 ? 光刻胶的对比度越高,光刻胶层的侧面越陡, 线宽描述掩模尺寸的准确度就越高。且陡峭的 光刻胶在干法刻蚀中可以减小刻蚀过程中的钻 蚀效应,从而提高分辨率。 光刻胶的基本属性 ?光刻胶的膨胀 ? 在显影过程中,若显影液渗透到光刻胶中,光刻胶 的体积就会膨胀,这将导致图形尺寸发生变化,影 响分辨率。 ? 正胶不发生膨胀,负胶发生膨胀现象。故正胶分辨 率高于负胶,负胶可通过减小厚度来提高分辨率 ? 在相同的分辨率下,与负胶相比可以使用较厚的正 胶,从而得到更好的平台覆盖并能降低缺陷的产生, 同时抗干法刻蚀的能力也更强。 光刻胶的基本属性 ?光敏度 ? 指光刻胶完成所需图形曝光的最小曝光剂量 曝光剂量(mj/cm2)=光强(单位面积的功率)×曝光时间 ? 光敏度由曝光效率决定 ? 曝光效率:参与光刻胶曝光的光子能量与进入光刻 胶中的光子能量的比值 ? 正胶比负胶有更高的曝光效率,故正胶的光敏度大, 光敏度大可减小曝光时间 光刻胶的基本属性 ?抗刻蚀能力 ? 图形转移时,光刻胶抵抗刻蚀的能力。 ? 光刻胶对湿法腐蚀有比较好的抗腐蚀能力,对大部 分的干法刻蚀,光刻胶的抗刻蚀能力则比较差 ? 热稳定性 ? 通常干法刻蚀的工作温度比湿法腐蚀要高,所 以光刻胶应能够承受200 ℃以上的工作温度 光刻胶的基本属性 ?黏着力 ? 在刻蚀过程中,如果光刻胶黏附不牢就会发生 钻蚀和浮胶,这将直接影响光刻的质量,甚至 使整个图形丢失。 ? 增强黏附性的方法: ? 1.涂胶前脱水处理 ? 2.使用增粘剂(HMDS) ? 3.提高坚膜的循环温度 光刻胶的基本属性 ?光刻胶的溶解度 ? 光刻胶是由溶剂溶解了固态物质(如树脂) 所形成的液体,其中溶解的固态物质所占的 比重称为溶解度 ? 光刻胶的粘滞度 ? 影响甩胶后光刻胶膜厚 光刻胶的基本属性 ? 微粒数量和金属含量 ? 光刻胶的纯净度与光刻胶中的微粒数量和金属 含量有关。 ? 光刻胶的生产过程中需要经过严格的过滤和包 装,且需要在使用前过滤。随存储时间的增加, 光刻胶中的微粒数量还会继续增加。 ? 光刻胶中的金属含量主要指钠和钾的含量,钠 和钾会带来污染,降低器件的性能。 光刻胶的基本属性 ? 储存寿命 ? 光刻胶中的成分随时间和温度发生变化 ? 通常正胶的寿命高于负胶的 ? 在存储期间,由于交叉链接的作用,正胶中的 高分子成分会增加,感光剂不可溶,结晶成沉 淀物。 lithography ?Introduction ?光刻 ? 洁净室 ? 工艺流程 ? 光刻机 ? 光刻胶 ? 掩膜版 掩膜版 ? 掩膜版上的图形代表 一层IC设计,将综合的 布局图按照IC工艺分成 各层掩膜版,如隔离区 为一层、栅极区为另一 层等,这些掩膜版的组 合就是一组IC工艺流程。 掩膜板的制造 ?传统掩膜版是在石英板上淀积薄的铬(ge)层, 在铬层上形成图形。 ?掩膜版是由电子束或者激光束直接刻写在 铬层上的。 ?通常,制作一个完整的ULSI芯片需要20到 25块不同的掩膜。 掩膜板的制造 ?掩膜版的构成 ? 石英玻璃板 ? 铬层 铬的氮化物或氧化物+铬+抗反射层 ? 掩膜版的保护膜:密封掩膜版,防止空气中的 微粒以及其它形式的污染 掩膜板的制造 ? 掩膜版好坏的关键因素:缺陷密度 ? 缺陷的产生原因 ? 制造掩膜版时产生 ? 图形曝光时产生 ? 缺陷密度对IC成品率的影响 Y ?e ? DA Y ?e ? NDA ? 其中:D为每单位面积致命缺陷的平均数,A为IC芯片 的面积,N为掩膜版的层数 清品要 洗率提 是,高 非掩大 常膜面 重版积 要的芯 的检片 。查的 与成 分辨率增强技术-移相掩膜 ? 移相掩膜(phase-shifting mask, PSM) ? 在IC工艺中,光学图形曝光系统追求较佳的分 辨率、较深的聚焦深度与较广的曝光宽容度 ? 基本原理是在掩膜版的某些透明图形上增加或 减少一个透明的介质层,称为移相器,使光波 通过这个介质层后产生180度的相位差,与邻 近透明区域透过的光波产生干涉,从而抵消图 形边缘的光衍射效应,提高曝光的分辨率。 lithography ?Introduction ?光刻 ?刻蚀 ? 湿法刻蚀 ? 干法刻蚀 什么叫刻蚀? ? 刻蚀——把进行光刻前所沉积的薄膜中没有被光刻胶覆盖 及保护的部分,以化学反应或是物理作用的方式加以去除, 以完成转移掩膜图案到薄膜上面的目的。 ? 刻蚀分类 ? 湿法刻蚀( WET ETCHING ) :利用液态化学试剂 或溶液通过化学反应进行刻蚀的方法 ? 干法刻蚀( DRY ETCHING) :主要指利用低压放电 产生的等离子体中的离子或游离基 ( 处于激发态的分子、 原子及各种原子基团等 ) 与材料发生化学反应或通过轰 击等物理作用而达到刻蚀的目的 刻蚀术语 ? BIAS (偏差) 腐蚀后的图形与版图的水平偏差。 ? TOLERANCE (容差) 各批图形间的偏差。 ? ETCHING RATE (腐蚀速率均匀度) =( 最高速率-最低速率 )/(最高速率+最低速率 ) *100% ?OVER ETCHING (过腐蚀) ? SELECTIVITY (选择性) ?SFS= 腐蚀FILM速率 / 腐蚀SUBSTRATE 速率 会出现光刻胶的钻蚀---方向性 腐蚀剂会腐蚀衬底而改变衬底形貌---选择性 lithography ?Introduction ?光刻 ?刻蚀 ? 湿法刻蚀 ? 干法刻蚀 刻蚀 ?湿法腐蚀: ? 湿法化学刻蚀在半导体工艺中有着广泛应用 ? 优点是选择性好、重复性好、生产效率高、设 备简单、成本低 ? 缺点是钻蚀严重、各向同性腐蚀,对图形的控 制性较差 ? 在工业生产中一般以3um线um普遍 应用干法刻蚀技术。 各向同性和异性 假设hf为下层材料的厚度,l为抗 蚀剂底下的侧面钻蚀距离,可以定义 各向异性的比值Af为: Rl t Rl l A f ? 1? ? 1? ? 1? hf Rvt Rv 其中:t为时间,而Rl和Rv则分别为水平方向与垂直方向 腐蚀的速率;对各向同性腐蚀而言,Rl=Rv,Af=0;对 各向异性腐蚀的极限情况而言,Rl=0,Af=1; 掩膜 薄膜 衬底 (a)各向异性 掩膜 薄膜 衬底 (b)各向同性 湿法刻蚀技术 (1) ? Wet Etching Silicon (硅刻蚀) ?腐蚀液成份:HNO3、HF、CH3COOH(水) 醋酸比水好,可以抑制HNO3的分解 ?反应方程: Si+HNO3+6HF ?各向同性腐蚀 H2SiF6+HNO3+H2+H2O ?混合液成份不同腐蚀速率不同 湿法刻蚀技术 (2) ? Wet Etching Silicon Dioxide (二氧化硅刻蚀) ?腐蚀液成份:HF、氟化氨(NH4F)水溶液 ?反应方程: SiO2+6HF H2+SiF6+2H2O 腐蚀液中加入一定的氟化氨作为缓冲剂 形成的腐蚀液称为BHF,又称作缓冲氧化层腐蚀 (buffered-oxide-etch,BOE) 湿法刻蚀技术 (3) ? Wet Etching Si3N4(氮化硅刻蚀) ?腐蚀液成份: 180℃浓度为85%的磷酸溶液 ? Wet Etching Al(铝刻蚀) ?腐蚀液成份: 73 %H3 PO4 ? 4%HNO3 ? 3.5%CH 3COOH ? 19.5%H 2O lithography ?Introduction ?光刻 ?刻蚀 ? 湿法腐蚀 ? 干法刻蚀 DRY ETCHING 干法刻蚀 ? 溅射与离子束铣(xi)蚀:通过高能惰性气体离子的物 理轰击作用刻蚀,各向异性性好,但选择性较差 ? 等离子刻蚀(Plasma Etching):利用放电产生的游离基 (游离态的原子、分子或原子团)与材料发生化学反应, 形成挥发物,实现刻蚀。选择性好、对衬底损伤较小, 但各向异性较差 ? 反应离子刻蚀(Reactive Ion Etching,简称为RIE):通 过活性离子对衬底的物理轰击和化学反应双重作用刻蚀。 具有溅射刻蚀和等离子刻蚀两者的优点,同时兼有各向 异性和选择性好的优点。目前,RIE已成为VLSI工艺中 应用最广泛的主流刻蚀技术 DRY ETCHING 干法刻蚀 ? 干法刻蚀优点: ?分辨率高 ?各向异性腐蚀能力强 ?某些情况下腐蚀选择比大 ?均匀性、重复性好 ?便于连续自动操作 DRY ETCHING 干法刻蚀 ?干法刻蚀的应用 ? Si,Si3N4,SiO2 ? Poly-Si, 硅化物 ? Al及其合金 ? 耐熔金属(Mo,W,Ta,Ti) 湿法刻蚀工艺和干法刻蚀工艺的比较? 干法刻蚀优缺点: ?分辨率高 ?各向异性腐蚀能力强 ?均匀性、重复性好 ?便于连续自动操作 ?成本高,选择比一般较低 湿法刻蚀的优缺点: ?成本低廉 ?选择比高 ?各向同性 ?腐蚀速率难以控制 ? 半导体工业的持续成长,是因为可将越来越小的电 路图案转移到半导体晶片上。转移图案的两个主要 工艺为图形曝光与刻蚀。 ? 目前大部分的图形曝光设备为光学系统,我们讲到 了光学图形曝光系统的各种曝光工具、掩膜版、抗 蚀剂与洁净室。限制光学图形曝光分辨率的主要原 因为衍射。然而由于准分子激光、抗蚀剂化学及分 辨率改善技术(如相移掩膜版与光学临近修正)的 进步,光学图形曝光至少在130nm“时代”将维 持为主流技术。 ? 电子束图形曝光是掩膜版制作和用于探索新器件的纳米工 艺的最佳选择,其它图形曝光工艺技术为EUV、X射线图 形曝光与离子束图形曝光,虽然这些技术都具有100nm 或更高的分辨率,但每一个工艺都有其限制:电子束图形 曝光的邻近效应、EUV图形曝光的掩膜版空片制作困难、 X射线图形曝光的掩膜版制作复杂、离子束图形曝光的随 机空间电荷等。 ? 目前仍无法明确指出,谁才是光学图形曝光的明显继承者。 然而,一个混合搭配的方式,可以将每一种图形曝光工艺 的特殊优点融合来改善分辨率和提高产率。 ? 湿法腐蚀在半导体工艺中被广泛采用。它 特别适用全面性的腐蚀。湿法化学腐蚀被 用于图案的转移,然而,掩蔽层下的横向 钻蚀现象将导致腐蚀图形的分辨率损失。 ?干法刻蚀是为了得到较高精确度的图案转 移。干法刻蚀和等离子体辅助刻蚀是相同 的。 ? 未来刻蚀技术的挑战是:高的刻蚀选择比、更 好的临界尺寸控制、低的高宽比相关性与低等 离子体导致的损伤。低压、高密度等离子体反 应器能满足这些要求。当工艺由200mm发展 到300mm,甚至更大的晶片是,晶片上的刻 蚀均匀度更需要不断的改进,而更进一步的集 成化设计,必须发展更新的气体化学以提供更 好的选择比。


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