集成电路工艺原理-05第八章 光刻(下)

mirrors
NGL: X射线(5Å)，电子束(0.62Å)，离子束(0.12 Å)
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集成电路工艺原理
第八章 光刻原理 (下)
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248 nm
193 nm
157 nm
13.5 nm
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2、Reducing resolution factor k1
光学临近修正OPC (optical proximity correction)
在光刻版上进行图形 修正，来补偿衍射带 来的光刻图形变形
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OPC实例
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3、离轴照明技术 OAI (off-axis illumination)
Mask design and resist
process
[nm]
436 365 248 193
k1 0.8 0.6 0.3-0.4 0.3-0.4
Contrast
436,365 nm: =2-3, (Qf/Q02.5) 248,193 nm: =5-10 (Qf/Q01.3)
去除残余溶剂、显影时胶膜所吸收 的显影液和残留水分，改善光刻胶 的粘附性和抗蚀能力
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8Hale Waihona Puke Baidu
Stepper & Scan System
透镜成本下降、 性能提升 视场大 尺寸控制更好 变形小
Canon FPA-4000ES1: 248 nm, 8”wafer×80/hr, field view: 25 mm×33 mm, alignment: 70 nm, NA: 0.63, OAI
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集成电路工艺原理
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上节课主要内容
基于衍射理论的光刻原理 接触/接近式（近场衍射）:最小尺寸
Wmin g
投影式（远场衍射）：分辨率、 焦深
R
k1
NA
DOF
k2
( NA)2
匀胶机
涂胶：3000～6000 rpm，0.5~1 mm
前烘：10～30 min，90～100 C
去除光刻胶中的溶剂，改 善胶与衬底的粘附性，增 加抗蚀性，防止显影时浮 胶和钻蚀。
热板
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硅片对准，曝光
每个视场对准 曝光强度150 mJ/cm2
曝光后烘烤（PEB）：10 min，100 C
显影：30～60 s
Previous pattern
浸泡显影或 喷雾显影 干法显影
Alignment mark
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坚膜：10～30 min， 100～140 C
显影检查：缺陷、玷 污、关键尺寸、对准 精度等，不合格则去 胶返工。
R k1 NA
1.相移掩模技术 PSM (phase shift mask)
Normal Mask Phase Shift Mask
I EE*
附加材料造成光学 路迳差异，达到反
相
Pattern dependent • k1 can be reduced by up to 40
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氧化去胶 450 C O2+胶CO2+H2O
干法去胶（Ash)
等离子去胶（Oxygen plasma ashing） 高频电场 O2电离O－＋O＋
O＋活性基与胶反应 CO2， CO ，H2O。
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R k1 NA
提高分辨率的方法
1、Using light source with shorter
晶体生长 硅氧化 扩散 离子注入 扩散淀积 外延 光刻 金属化 工艺集成
大纲
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光刻步骤简述
曝光后烘
前烘 对准及曝光
坚膜
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光刻步骤详述
硅片增粘处理 ✓高温烘培 ✓增粘剂处理 ：六甲基二硅胺烷 （HDMS）
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图形转移——刻蚀
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图形转移——剥离（lift-off）
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去胶
溶剂去胶 （strip）：Piranha (H2SO4:H2O2)。 正胶：丙酮
可以减小对分辨率的限制、增加成像的焦深且 提高了MTF
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4、光刻胶对比度改进
Resist chemistry
436,365 nm: Photo-Active-Component (PAC)
R
k1
NA
248,193 nm: Photo-Acid-Generator (PAG)
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d 0.5 /(n 1) 选择性腐蚀石英基板造成光学 路迳差异，达到反相
Alternating PSM Attenuated PSM ……
相移技术提高 图形分辨率
i ~ e2
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2.光学光刻分辨率增强技术(RET)
掩模版制作 光刻机工作模式： 接触式，接近式，投 影式（扫描式，步进 式，步进扫描式）
光刻胶：正胶/负胶 光刻胶的组成 i线/g线（PAC） DUV（PAG）
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概述 第一章 第二章 第三章 第四章 第五章 第六章 第八章 第九章 第十章
光源
波长(nm) 术语
技术节点
光源
汞灯
汞灯
KrF(激光)
ArF (激光)
F2 (激光) 激光激发Xe
等离子体
436
g线
>0.5mm
365
i线
0.5/0.35mm
248
DUV 0.25/0.13mm
193 193DUV 90/65…32nm
157
VUV
CaF2 lenses
13.5
EUV
Reflective