第五章：光刻

1、六甲基二硅胺烷六甲基二硅胺烷（HMDS）进入进入HMDS （a）对比度差）对比度差 （b）对比度好）对比度好500rpm700rpm 3. 旋转：转速旋转：转速 3000rpm-5000rpm厚度：厚度：1.0m左右左右均匀性：均匀性：3以内以内 对准和曝光是将掩膜板上的图形通过镜头由紫外线对准和曝光是将掩膜板上的图形通过镜头由紫外线传递到硅片表面光刻胶膜上传递到硅片表面光刻胶膜上, 形成光敏感物质在空形成光敏感物质在空间的精确分布，最终达到间的精确分布，最终达到RAGAFAn对准标记对准标记1. 投影掩膜版的对位标记投影掩膜版的对位标记(RA) ：在版的左右两侧，：在版的左右两侧， RA与步

2、进光刻机上的基准标记对准与步进光刻机上的基准标记对准2. 整场对准标记整场对准标记(GA):第一次曝光时被光刻在硅片左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右两边，用于每个硅片的粗对准3. 精对准标记精对准标记(FA)：每个场曝光时被光刻的，用于：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每个硅片曝光场和投影掩膜版的对准 n对准标记对准标记使曝光后的光敏感物质在光刻胶内部进使曝光后的光敏感物质在光刻胶内部进行一定的扩散，可有效防止产生驻波效应。行一定的扩散，可有效防止产生驻波效应。2.38% 的四甲基氢氧化铵的四甲基氢氧化铵 TMAH 1000rpm1500rp

3、m转速转速 1000rpm1500r 3. 原位旋转甩干原位旋转甩干 均匀性：均匀性：3以内以内 使存留在光刻胶中的溶剂彻底挥发，提高光刻胶使存留在光刻胶中的溶剂彻底挥发，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。一步的刻蚀或离子注入过程非常重要。光刻胶和衬底折光刻胶和衬底折射率不匹配，抗射率不匹配，抗反射膜（反射膜（ARC）类型不匹配类型不匹配光刻胶和衬光刻胶和衬底酸碱不平底酸碱不平衡衡光刻胶顶部光刻胶顶部受到过多的受到过多的显影显影空气中氨分子空气中氨分子（碱性）与胶（碱性）与胶表面光酸分子表面光酸分子中

4、和中和胶的光吸收不胶的光吸收不均匀，底部少均匀，底部少顶部多顶部多胶同衬底的粘胶同衬底的粘附性不好或附性不好或HMDS处理不处理不良良来自曝光区的光被圆片高低形貌反射，被不曝光区来自曝光区的光被圆片高低形貌反射，被不曝光区域的光刻胶吸收域的光刻胶吸收n光刻机分类光刻机分类n光刻机类型按照曝光进行方式分为：光刻机类型按照曝光进行方式分为： 接触式接触式(Contact)，接近式，接近式(Proximity)，扫描式，扫描式(Scan)，步进式，步进式(Stepping)，步进，步进-扫描式扫描式(Step and Scan)n按照工作波长分为：按照工作波长分为： g-line(435 nm),

5、i-line(365 nm), KrF(248nm), ArF(193nm), 和将来的和将来的EUV(13.5nm)n按照工作平台的个数分为：按照工作平台的个数分为： 单平台，双平台单平台，双平台(ASML Twinscan)，串列平台，串列平台(Nikon NSR-S610C)n按照一次曝光的区域按照一次曝光的区域(Exposure Field)大小分为：大小分为：迷你迷你(Mini)，全尺寸，全尺寸(Full Field, 26mm x 33mm)n按照缩小比例按照缩小比例(Reduction Ratio)分为：分为：10倍、倍、5倍、倍、4倍和倍和1倍倍n 不同时代的五种光刻机不同时代

6、的五种光刻机 1. 接触式光刻机接触式光刻机20世纪世纪70年代，特征尺寸年代，特征尺寸5m 2. 接近式光刻机接近式光刻机20世纪世纪70年代，特征尺寸年代，特征尺寸2m 3. 扫描式光刻机扫描式光刻机20世纪世纪80年代初，特征尺寸年代初，特征尺寸1m 4. 步进式光刻机步进式光刻机20世纪世纪80年代后，亚年代后，亚/深亚微米深亚微米 5. 步进扫描式光刻机步进扫描式光刻机 20世纪世纪90年代，亚年代，亚/深亚微米深亚微米 4. n步进式光刻机步进式光刻机 NSR2005 i9c 型型 NIKON光刻机光刻机n步进步进光刻系统光刻系统n 步进步进光刻机的特点光刻机的特点缩小倍率缩小倍率

7、5：1） 掩膜版制造更容易更精确掩膜版制造更容易更精确光刻精度高，光刻精度高， 4. 对硅片的平整度和几何形状变化的补偿较容易对硅片的平整度和几何形状变化的补偿较容易 5. 为提高硅片处理速度，镜头尺寸大、曝光为提高硅片处理速度，镜头尺寸大、曝光 区域大，造成像差大，图像畸变区域大，造成像差大，图像畸变6. 如今国内外工艺线均使用步进式光刻机（日本如今国内外工艺线均使用步进式光刻机（日本NIKON公司、佳公司、佳 能公司生产）能公司生产）7. 造价高，一台造价高，一台0.25NSR2005 i9c 型型NIKON光刻机主要性能指标光刻机主要性能指标nNSR2005 i9c 型型NIKON光刻机

8、光刻特征尺寸光刻机光刻特征尺寸SEM照片照片1nNSR2005 i9c 型型NIKON光刻机光刻特征尺寸光刻机光刻特征尺寸SEM照片照片2n步进扫描式光刻机步进扫描式光刻机n步进扫描式光刻机工作原理步进扫描式光刻机工作原理n 步进扫描式光刻机的特点步进扫描式光刻机的特点 缩小倍率缩小倍率4：1） 掩膜版制造更容易和精确掩膜版制造更容易和精确光刻精度高，光刻精度高， 4. 用较小的透镜尺寸获得较大的曝光场从而获得较用较小的透镜尺寸获得较大的曝光场从而获得较大的芯片尺寸大的芯片尺寸5. 扫描过程调节聚焦，透镜缺陷、硅片平整度变化扫描过程调节聚焦，透镜缺陷、硅片平整度变化自动补偿自动补偿6. 原来由镜头成像质量保证的原来由镜头成像质量保证的Y