光刻加工与光刻技术

Figure 7: Pattern micrograph with line width of 0.75µm
Figure 1. SEM images of positive-tone patterns with 0.35 µm line and space obtained from the resist formulation of 1a and 4-DNQ (3:1, w/w), (a) top-view, and (b) cross-section.
O N2 hv - N2 SO2 Ar SO2 Ar C O
+ H2O O C OH 稀碱水显影成像 SO2 Ar
重氮萘醌磺酸酯酯化反应：
O HO O OH N2
+
OH
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
SO2 Cl R1 O OR2
base
O OR3
PS版分辨率：10～12µ（显净3段）
i－线光刻图形：
Figure 6: Pattern micrograph with line width of 0.5µm
HMDS
1 Surface Preparation
2 Photoresist Application
3 Soft Bake CF4
4 Align & Expose O2
5 Develop
l
plasma plasma
6 Hard Bake
7 Develop Inspection
8 Etch
9 Resist Strip
光致抗蚀剂概念：
在半导体器件和集成电路制造中，要在硅 片等材料上获得一定几何图形的抗蚀保护层， 是运用感光性树脂材料在控制光照（主要是 UV光）下，短时间内发生化学反应，使得这 类材料的溶解性、熔融性和附着力在曝光后 发生明显的变化；再经各种不同的方法显影 后获得的。这种方法称为“光刻法”。这种 作为抗蚀涂层用的感光性树脂组成物称为 “光致抗蚀剂”（又称光刻胶）
10 Final Inspection
光学光刻技术的发展
436nm
365nm
R = kλ/ NA
分辨率 曝光光源波长
248nm
193nm
极紫外
（13－14nm）
超大规模集成电路己光刻技术发展趋势
436nm(g线)、365nm(i线）抗蚀剂：
O
OH OH
N2
*
*
+
SO2 Ar
n
R
由重氮萘醌磺酸酯作为感光剂的传统光化学反应体系:
集成电路加工－ 光刻技术与光刻胶
集成电路加工主要设备和材料： 光刻设备 半导体材料:单晶硅等 掩膜 化学品:光刻胶(光致抗蚀剂) 超高纯试剂 封装材料
光刻机：
From Canon website, http://www.usa.canon.com

The most recent scanners are step and scan systems. Canon FPA-6000AS4 : – ArF (193nm) Scanner with 0.85NA. Overlay precision is ≤ 15nm.
Shadow on photoresist
photoresist
photoresist oxide silicon substrate
oxide silicon substrate
Resulting pattern after the resist is developed.
Ten Basic Steps of Photolithography
集成电路光刻加工过程：
光致抗蚀剂
溶解性、熔融性、附着力
感光性树脂
Substrate
Photo
Substrate
这种作为抗蚀涂层用的感光性树脂组成物 ——光致抗蚀剂（又称光刻胶）
Positive Lithography
Ultraviolet Light
Areas exposed to light become soluble.