半導(dǎo)體制造工藝-光刻下

光刻膠的一些問(wèn)題1、由于硅片表面高低起伏，可能造成曝光不足或過(guò)曝光。線條寬度改變！12、下層反射造成駐波，下層散射降低圖像分辨率。DUV膠—>ARCg線和i線膠—>使用添加劑，吸光并降低反射，曝光后顯影前的烘烤也有利于緩解其駐波現(xiàn)象。2駐波對(duì)于光刻圖形的影響3光刻步驟簡(jiǎn)述前烘對(duì)準(zhǔn)及曝光堅(jiān)膜曝光后烘4光刻步驟詳述硅片增粘處理高溫烘培增粘劑處理：六甲基二硅胺烷（HMDS）勻膠機(jī)涂膠：3000～6000rpm，0.5~1mm前烘：10～30min，90～100C熱板去除光刻膠中的溶劑，改善膠與襯底的粘附性，增加抗蝕性，防止顯影時(shí)浮膠和鉆蝕。5硅片對(duì)準(zhǔn)，曝光每個(gè)視場(chǎng)對(duì)準(zhǔn)曝光強(qiáng)度150mJ/cm2曝光后烘烤（PEB）：10min，100C顯影：30～60s浸泡顯影或噴霧顯影干法顯影AlignmentmarkPreviouspattern6堅(jiān)膜：10～30min，100～140C去除殘余溶劑、顯影時(shí)膠膜所吸收的顯影液和殘留水分，改善光刻膠的粘附性和抗蝕能力顯影檢查：缺陷、玷污、關(guān)鍵尺寸、對(duì)準(zhǔn)精度等，不合格則去膠返工。7Stepper&ScanSystemCanonFPA-4000ES1:248nm,8”wafer×80/hr,fieldview:25mm×33mm,alignment:70nm,NA:0.63,OAI透鏡成本下降、性能提升視場(chǎng)大尺寸控制更好變形小8圖形轉(zhuǎn)移——刻蝕9圖形轉(zhuǎn)移——?jiǎng)冸x（lift-off）10去膠溶劑去去膠（（strip）：Piranha(H2SO4:H2O2)。正膠：：丙酮酮氧化去膠450CO2+膠CO2+H2O等離子去膠（Oxygenplasmaashing）高頻電場(chǎng)O2電離O－＋O＋O＋活性基與膠反應(yīng)CO2，CO，H2O。干法去膠（Ash)11光源NGL:X射射線(5??)，，電子束束(0.62?)，離子束束(0.12??)光源波長(zhǎng)(nm)術(shù)語(yǔ)技術(shù)節(jié)點(diǎn)汞燈436g線>0.5mm汞燈365i線0.5/0.35mmKrF(激光)248DUV0.25/0.13mmArF(激光)193193DUV90/65…32nmF2(激光)157VUVCaF2lenses激光激發(fā)Xe等離子體13.5EUVReflectivemirrors1、Usinglightsourcewithshorterl提高分分辨率率的方方法12248nm157nm13.5nm193nm132、Reducingresolutionfactork1PhaseShiftMaskPatterndependentk1canbereducedbyupto40%NormalMask1.相移移掩模技技術(shù)PSM(phaseshiftmask)附加材料料造成光光學(xué)路逕差異異，達(dá)到到反相14AlternatingPSMAttenuatedPSM……相移技術(shù)術(shù)提高圖圖形分辨辨率選擇性腐腐蝕石英英基板造造成光學(xué)學(xué)路逕差異異，達(dá)到到反相i~e2152.光學(xué)光刻刻分辨率率增強(qiáng)技技術(shù)(RET)光學(xué)臨近近修正OPC(opticalproximitycorrection)在光刻版版上進(jìn)行行圖形修修正，來(lái)來(lái)補(bǔ)償衍衍射帶來(lái)來(lái)的光刻刻圖形變變形16OPC實(shí)實(shí)例173、離軸軸照明技技術(shù)OAI(off-axisillumination)可以減小小對(duì)分辨辨率的限限制、增增加成像像的焦深深且提高高了MTF18Maskdesignandresistprocessl

[nm]k14360.83650.62480.3-0.41930.3-0.4Resistchemistry436,365nm:Photo-Active-Component(PAC)248,193nm:Photo-Acid-Generator(PAG)Contrast436,365nm:=2-3,(Qf/Q02.5)248,193nm:=5-10(Qf/Q01.3)4、光刻刻膠對(duì)比比度改進(jìn)進(jìn)19Lensfabricationl

[nm]NA4360.15-0.453650.35-0.602480.35-0.821930.60-0.93StateoftheArt:l=193nm,k1=0.3,NA=0.93R60nm=1.36R40nmNumericalAperture:NA=nsinaImmersionLithographyanH2O5、增加加數(shù)值孔孔徑202122EUV超紫外光光曝光23MinimumfeaturesizeProduction20032005200720092011TechnologyNode90nm65nm45nm32nm22nmHalfpitch[nm]110105~80~55~39LG[nm]6042~30~21~16l=193nml=193nmimmersion193nmimmersionwithhighern?pitchLGP.Bai,et.al.,IEDM200524EUV（Extremeultraviolet)25反射式掩模模版26電子束圖形形曝光電子束圖形形曝光主要要版。用于掩模版版的制作，，只有相當(dāng)當(dāng)少數(shù)裝置置用于將電電子束直接接對(duì)抗蝕劑劑曝光而不不需掩模優(yōu)點(diǎn)：可以以參數(shù)亞微微米的幾何何抗蝕劑圖圖案、高自自動(dòng)化及高高精度控制制的操作、、比光學(xué)圖圖形曝光有有較大的聚聚焦深度與與不同掩模模版可直接接在半導(dǎo)體體晶片上描描繪圖案。。缺點(diǎn)：電子子束光刻機(jī)機(jī)產(chǎn)率低，，在分辨率率小于0.25um時(shí)，約為為每小時(shí)10片晶片片。這對(duì)生生產(chǎn)掩模版版、需求量量小的定制制電路或驗(yàn)驗(yàn)證性電路路是足夠了了。而對(duì)不不用掩模版版的直寫(xiě)形形成圖案方方式，設(shè)備備必須盡可可能提供產(chǎn)產(chǎn)率，故要要采用與器器件最小尺尺寸相容的的最大束徑徑。聚焦電子束束掃描主要要分成兩種種形式：光光柵掃描、、向量掃描描。27光柵掃描（（左）和矢矢量掃描28電子束光刻刻問(wèn)題：1）速度慢慢！29電子束光刻刻問(wèn)題：2）電子散散射及二次次電子：線線條寬>束束斑真空下工作作焦深大直寫(xiě)，無(wú)掩掩膜版30電子束源：：熱電子發(fā)射射場(chǎng)發(fā)射光發(fā)射電子束發(fā)射射后,被被準(zhǔn)直或聚聚焦，然后后加速到20kV束斑直徑≈≈100?和離子注入入類似31電子束抗蝕蝕劑電子束抗蝕蝕劑是一種種聚合物，，其性質(zhì)與與一般光學(xué)學(xué)用抗蝕劑劑類似。換換言之，通通過(guò)光照造造成抗蝕劑劑產(chǎn)生化學(xué)學(xué)或物理變變化，這種種變化可使使抗蝕劑產(chǎn)產(chǎn)生圖案。。PMMA和和PBS分辨率可達(dá)達(dá)0.1微米或更好好COP分辨率可達(dá)達(dá)1微米左右32鄰近效應(yīng)在光學(xué)圖形形曝光中，，分辨率的的好壞是由由衍射來(lái)決決定的。在在電子束圖圖形曝光中中，分辨率率好壞是由由電子散射決定的。當(dāng)當(dāng)電子穿過(guò)過(guò)抗蝕劑與與下層的基基材時(shí)，這這些電子將將經(jīng)歷碰撞撞而造成能能量損失與與路徑的改改變。因此此入射電子子在行進(jìn)中中會(huì)散開(kāi)，，直到能量量完全損失失或是因背背散射而離離開(kāi)為止。。100個(gè)能能量為20keV的的電子在PMMA中的運(yùn)動(dòng)動(dòng)軌跡模擬擬在抗蝕劑與與襯底界面面間，正向向散射與背散射的的劑量分布布33X射線圖形形曝光（XRL）XRL圖形形曝光極有有潛力繼承承光學(xué)圖形形曝光來(lái)制制作100nm的集集成電路。。當(dāng)利用同同步輻射光光儲(chǔ)存環(huán)進(jìn)進(jìn)行批量生生產(chǎn)時(shí)，一一般選擇X射線源。。它提供一一個(gè)大的聚聚光通量，，且可輕易易容納10-20臺(tái)臺(tái)光刻機(jī)。。XRL是利利用類似光光學(xué)遮蔽接接近式曝光光的一種遮遮蔽式曝光光。掩模版為XRL系統(tǒng)統(tǒng)中最困難難且關(guān)鍵的的部分，而而且X射線線掩模版的的制作比光光學(xué)掩模版版來(lái)得復(fù)雜雜。為了避避免X射線線在光源與與掩模版間間被吸收，，通常曝光光都在氦的的環(huán)境下完完成。可以以利利用用電電子子束束抗抗蝕蝕劑劑來(lái)來(lái)作作為為X射射線線抗抗蝕蝕劑劑，，因因?yàn)闉楫?dāng)當(dāng)X射射線線被被原原子子吸吸收收，，原原子子會(huì)會(huì)進(jìn)進(jìn)入入激激發(fā)發(fā)態(tài)態(tài)而而射射出出電電子子。。激激發(fā)發(fā)態(tài)態(tài)原原子子回回到到基基態(tài)態(tài)時(shí)時(shí)，，會(huì)會(huì)釋釋放放出出X射射線線，，此此X射射線線被被原原子子吸吸收收，，故故此此過(guò)過(guò)程程一一直直持持續(xù)續(xù)進(jìn)進(jìn)行行。。所所有有這這些些過(guò)過(guò)程程都都會(huì)會(huì)造造成成電電子子射射出出，，所所以以抗抗蝕蝕劑劑在在X射射線線照照射射下下，，就就相相當(dāng)當(dāng)于于被被大大量量的的二二次次電電子子照照射射。。3435X射線線圖形形曝光光的幾幾何效效應(yīng)36離子束束圖形形曝光光離子束束圖形形曝光光比光光學(xué)、、X射射線與與電子子束圖圖形曝曝光技技術(shù)有有更高高的分分辨率率，因因?yàn)殡x離子有有較高高的質(zhì)質(zhì)量而而且比比電子子有較較小的的散射射。最最主要要的應(yīng)應(yīng)用為為修補(bǔ)補(bǔ)光學(xué)學(xué)圖形形曝光光用的的掩模模版。。下圖圖為60keV的50個(gè)個(gè)氫離離子注注入PMMA及及不同同襯底底中的的電腦腦模擬擬軌跡跡。37不同圖圖形曝曝光方方法的的比較較先前討討論的的圖形形曝光光方法法，都都有100nm的或或更好好分辨辨率。。每種種都有有其限限制：：光學(xué)學(xué)法的的衍射射現(xiàn)象象、電電子束束的鄰鄰近效效應(yīng)、、X射射線的的掩模模版制制作復(fù)復(fù)雜、、EUV的的掩模模版空空片的的制作作困難難、離離子束束的隨隨機(jī)空空間電電荷效效應(yīng)。。對(duì)于IC的的制造造，多多層掩掩模版版是必必需的的，然然而，，所有有的掩掩模版版層并并不需需要都都用相相同的的圖形形曝光光方法法。采采用混混合與與配合合的方方法，，可利利用每每一種種圖形形曝光光工藝藝的優(yōu)優(yōu)點(diǎn)來(lái)來(lái)改善善分辨辨率與與提供供產(chǎn)率率。根據(jù)半半導(dǎo)體體工業(yè)業(yè)協(xié)會(huì)會(huì)的設(shè)設(shè)想，，IC制作作技術(shù)術(shù)將在在2010年時(shí)時(shí)會(huì)達(dá)達(dá)到50nm。。對(duì)于于每一一代新新技術(shù)術(shù)，由由于要要求更更小的的特征征尺寸寸與更更嚴(yán)格格的套套準(zhǔn)容容差，，圖形形曝光光技術(shù)術(shù)更成成為推推動(dòng)半半導(dǎo)體體工業(yè)業(yè)的關(guān)關(guān)鍵性性技術(shù)術(shù)。38各種圖圖形曝曝光技技術(shù)的的比較較如下下光學(xué)248/193nmSCALPELEUVX射線離子束光刻機(jī)光源激光電子束極遠(yuǎn)紫外線同步輻射離子束衍射限制有沒(méi)有有有沒(méi)有曝光法折射式折射式折射式直接光照全區(qū)折射式步進(jìn)與掃描是是是是步進(jìn)機(jī)200mm硅晶片的產(chǎn)率（片/h）4030-3520-303030掩模版縮小倍率4x4x4x1x4x光學(xué)鄰近修正需要不需要需要需要不需要輻射路徑穿透穿透反射穿透印刷式抗蝕劑單層或多層單層單層表面成像單層單層化學(xué)放大抗蝕劑是是不是是不是39光刻總總結(jié)理論分分辨率率：短波長(zhǎng)長(zhǎng)光源源大NA：透鏡鏡系統(tǒng)統(tǒng)、浸浸潤(rùn)小k1：RET及及工藝藝和光光刻膠膠改進(jìn)進(jìn)實(shí)際分分辨率率：光光刻膠膠、曝曝光系系統(tǒng)、、光源源PSMOPCOAI焦深:409、靜夜四無(wú)無(wú)鄰，荒居居舊業(yè)貧。。。12月-2212月-22Thursday,December29,202210、雨中黃葉葉樹(shù)，燈下下白頭人。。。04:39:2004:39:2004:3912/29/20224:39:20AM11、以我獨(dú)獨(dú)沈久，，愧君相相見(jiàn)頻。。。12月-2204:39:2004:39Dec-2229-Dec-2212、故故人人江江海海別別，，幾幾度度隔隔山山川川。。。。04:39:2104:39:2104:39Thursday,December29,202213、乍見(jiàn)見(jiàn)翻疑疑夢(mèng)，，相悲悲各問(wèn)問(wèn)年。。。12月月-2212月月-2204:39:2104:39:21December29,202214、他鄉(xiāng)生生白發(fā)，，舊國(guó)見(jiàn)見(jiàn)青山。。。29十十二月20224:39:21上午午04:39:2112月-2215、比比不不了了得得就就不不比比，，得得不不到到的的就就不不要要。。。。。十二二月月224:39上上午午12月月-2204:39December29,202216、行動(dòng)出成成果，工作作出財(cái)富。。。2022/12/294:39:2104:39:2129December202217、做前，能能夠環(huán)視四四周；做時(shí)時(shí)，你只能能或者最好好沿著以腳腳為起點(diǎn)的的射線向前前。。4:39:21上上午4:39上上午04:39:2112月-229、沒(méi)有失失敗，只只有暫時(shí)時(shí)停止成成功！。。12月-2212月-22Thursday,December29,202210、很多事事情努力力了未必必有結(jié)果果，但是是不努力力卻什么么改變也也沒(méi)有。。。04:39:2104:39:2104:3912/29/20224:39:21AM11、成功就就是日復(fù)復(fù)一日那那一點(diǎn)點(diǎn)點(diǎn)小小努努力的積積累。。。12月-2204:39:2104:39Dec-2229-Dec-2212、世間成事事，不求其其絕對(duì)圓滿滿，留一份份不足，可可得無(wú)限完完美。。04:39:2104:39:2104:39Thursday,December29,202213、不知香香積寺，，數(shù)里入入云峰。。。12月-2212月-2204:39:2104:39:21December29,202214、意志堅(jiān)堅(jiān)強(qiáng)的人人能把世世界放在在手中像像泥塊一一樣任意意揉捏。。29十十二月20224:39:21上午午04:39:2112月月-2215、楚塞塞三湘湘接，，荊門(mén)門(mén)九派派通。。。。十二月月224:39上上午午12月月-2204:39December29,202216、少年年十五五二十十時(shí)，，步行行奪得得胡馬馬騎。。。2022/12/294:39:2104:39:2129December202217、空山山新雨雨后，，天氣氣晚來(lái)來(lái)秋。。。4:39:21上上午4:39上上午午04:39:2112月月-229、楊柳柳散和和風(fēng)，，青山山澹吾吾慮。。。12月月-2212月月-22Thursday,December29,202210、閱讀一一切好書(shū)書(shū)如同和和過(guò)去最最杰出的的人談話話。0