现代集成电路制造工艺原理-第十四章

1、现代集成电路制造工艺原理山东大学山东大学 信息科学与工程学院信息科学与工程学院王晓鲲王晓鲲第十四章 光刻：对准和曝光n光学光刻n光刻设备对准和曝光光学光刻n曝光光线波长越短，能曝光出的特征尺寸就越小。n曝光的光线产生一定能量， 对光刻胶产生光化学反应是必不可少的。光波的干涉光学滤光器电磁波谱n可见光：390-780nmn紫外光谱：4-450nm曝光光源n汞灯n准分子激光汞灯光的强度n光强：单位面积的功率（mW/cm2）n曝光能量(曝光的剂量) =光的强度X曝光时间n单位：mJ/cm2准分子激光准分子激光光的反射光的折射n光线从一种透明介质进入另一种时发生的方向改变被称为折射透镜衍射数值孔径数值

2、孔径数值孔径NA=（n）sinm抗反射涂层驻波效应抗反射涂层n驻波抗反射涂层底部抗反射涂层n有机材料n旋涂n通过吸收光来减少反射n无机绝缘材料n等离子体增强化学气相淀积PECVDn通过特定波长相移相消起作用 顶部抗反射涂层分辨率n分辨率：清晰分辨分辨率：清晰分辨出硅片上间隔很近出硅片上间隔很近的特征图形对的能的特征图形对的能力。力。n分辨率公式分辨率公式R Rnk k为工艺因子为工艺因子n为光源的波长为光源的波长nNA NA 为曝光系统的数为曝光系统的数值孔径值孔径焦深n在焦点周围的一个范围内，图像连续地保持清晰，这个范围被称为焦深（DOF）。n焦深方程式DOF= 2(NA)2光刻设备n接触式

3、光刻机n接近式光刻机n扫描投影光刻机n分步重复光刻机n步进扫描光刻机接触式光刻机接触式光刻机n接触式光刻机用于分立器件产品、小规模（SSI）和中规模（MSI）集成电路，以及大约在5m或更大的特征图形尺寸。n接触会损坏较软的光刻胶层或掩膜版，或二者皆受损。接近式光刻机n掩膜版不与光刻胶直接接触，而是有大约2.5-25微米的间距。n有时被称做软接触机器n缓解沾污问题，但减小了系统的分辨能力。n适用于线宽尺寸2-4微米扫描投影光刻机扫描投影光刻机n掩膜版图形和硅片上的图形尺寸相同n适用于线宽大于1微米的非关键层分步重复光刻机步进扫描光刻机投影掩膜版n主要用于亚微米光刻的投影掩膜版衬底材料是熔融石英。

4、n在深紫外光谱部分有高光透射n非常低的温度膨胀n投影掩膜版上的不透明材料通常是一薄层铬n厚度通常小于1000， 用溅射淀积n有时在铬上会有一层氧化铬（200）抗反射层n投影版缩小的比例比较普遍使用的是5：1或4：1Photograph courtesy of Advanced Micro Devices投影掩膜版的制造n清洗掩膜版n旋涂电子束光刻胶n软烘n曝光（使用电子束）和显影n通过干法或湿法去掉铬薄膜掩膜版损伤的来源n投影掩膜版损伤来源：投影掩膜版掉铬，表面擦伤，静电放电和灰尘颗粒n使用透光膜保护投影掩膜版可以解决颗粒沾污问题。光学增强技术-相移掩膜技术光学增强技术-光学临近修正n由于投影掩膜版上距离很近结构间的光衍射和干涉引起光学临近效应，光刻图像的线宽受附近结构影响。n引入可选择的图象尺寸偏差（变化）到掩膜版图形上，来补偿光学临近效应。光学增强技术-离轴照明光学增强技术-偏差n光刻偏差是掩膜版上的特