光刻中激光线宽影响与分辨率增强技术的分析

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1、广东工业大学硕士学位论文代表了光学系统的工艺因子，并且能够影响分辨率。然而，要把k，减小到0．6以下受到实际的限制。但是现在已经有了一些可行的分辨率增强技术。霪煮0251．O缓宽翻搦】黔的尺寸必须栩簿：隧饕特征冠寸藏刀、，要将特征图形彼此分开筻医难图卜1器件的分辨率Fig．1—1Theresolutionofapparatus(2)焦深DOF=k，_鲁，表示一定工艺条件下，能刻出最小线宽时像面偏离理想‘fM)2’焦平面的范围，在这个范围内图像连续地保持清晰，焦点是沿透镜中心出现最佳图像的点。焦深则是焦点上面和下面的范围，在这里的能量相对

2、为常量。焦点可能不是正好在光刻胶层中心，但是焦深应该穿越光刻胶层上下表面。焦深越大，对图形的制作越有利。图卜2焦深示意图Fig．1—2SchemeofDOF任何曝光系统的可用焦深都应该通过实验来确定相应的工艺参数和相匹配的环境条件，目的就是找到并维持整个硅片和不同硅片的最佳聚焦。焦深方程的含义是如果第一章绪论分辨率提高了，那么焦深就会减小，焦深减小的结果就是严重的缩减了光学系统的工艺宽容度。(3)对比度c。rttrctst=五Zm=_ax了--1iram，乙和k分别为像面上光强的最大值与最小值，是评价成像图形质量的重要指标。对比度越高，

3、光刻度越高，光刻出来的微细图形越好。(4)曝光宽容度定义为能够保证线宽在指定的焦距的归一化尺寸范围内的变化不超过±10％的曝光能量的范围，曝光宽容度越大，对光刻图形的制作越有利。1．1．2一般光刻工艺步骤光刻蚀是一种多步骤的图形转移过程，首先是在掩模版上形成光刻所需要的图形，之后通过光刻工艺把所需要的图形转移到硅片表面的每一层，下图以正效应光刻胶和亮场掩模版在硅片表面建立凸起图形的情况为例说明光刻工艺步骤。工艺步骤目的辩难和曝光掩膜数和慝形在晶蹶上的臻确对准和光刻黢的曝光。正黢被光溶解显影去豫非聚合毙刻驳刻蚀表屡壶豫光刻骏去滁兜刻骏壶涂

4、—士击些县#熊≤∽易图1-3光刻工艺步骤Fig．1-3Theprogressoflithography简单来说，整个光刻工艺就是一系列图形转移的过程，和照片印刷的概念十分类似，首先通过激光刻写等手段将版图转移到掩模版(Mask)表面，在光刻过程中，光3广东X-：lk大学硕士学位论文源投射的光线透过掩模版后在硅片表面的光刻胶中形成掩模图形的空间像。光刻胶感光后发生化学反应，经过定影显影的步骤后掩模图形转移到光刻胶上，而后在经过烘烤以及蚀刻等若干步骤后，掩模图形从光刻胶表面转移到硅片表面，从而最终实现集成电路版图图形向硅片表面的转移，然而由

5、于物理系统和实际环境的各种限制，这种图形转移过程不可能是完全精确的，通常存在着各种畸变。1．2传统光刻技术光刻生产过程中的一个关键步骤是利用光学曝光的方法进行底版和印制板间的图像转移。工业上生产中所采用的光刻技术通常分为五类：接触式成像、接近式成像、步进重复成像、激光直接成像和激光扫描投影成像⋯。1．2．1接触式光刻成像接触式光刻是SSI时代直到20世纪70年代的主要光刻手段，它被用于线宽尺寸约5微米及以上的生产方式中。尽管0．4微米线宽也能实现，但是现今接触式光刻机已不被广泛使用。接触式成像技术需要照相原版，并且曝光生产底版与印制板必

6、须充分接触。在成像过程中，紫外光直接照射生产底版，光线穿过底版透明部分在印制板上形成阴影部分噜，，曝光时间根据光致抗蚀剂的要求而定，一般为10-30秒。而光致抗蚀剂曝光需要较大的曝光强度，通常要求在200-500mJ／cm2的范围内。然而印制板工艺的发展使得接触成像的局限性越来越明显。首先，随着大面积印制电路板导线或间距的不断变细以及定位精度、分辨率的提高而产生了一系列问题，并且都难以解决。接触式光刻系统依赖人的操作，并且容易被沾污，因为掩模版和光刻胶是直接接触的。颗粒沾污损坏了光刻胶层、掩模版或者导致两者都损坏，每5次到25次操作就需

7、要更换掩模版。其次，大面积不均匀的接触容易引起线条宽度和边缘清晰度的变化，颗粒的周围区域都存在分辨率的问题，而且精细图形印制板要求的严格定位也不可能用接触成像技术简单完成。利用曝光成像只能在印制板与生产底版之间充分接触后才能很好的完成，而实际生产中由于定位不是非常精确而不能满足两者间有完全的接触，因此往往不能达到预定的要求，在对准时整个硅片的偏差又必须在所需容差内，因此当硅片尺寸增加后就产生了套准精度的问题。1．2．2接近式光刻成像4第一童绪论为了缓解接触成像技术产生的沾污问题，接近式光刻机就得以发展起来。在20世纪70年代的SSI时代

8、同时普遍应用。这些光刻机如今仍然在生产量小的实验室或较老的生产分离器件的硅片生产线中使用，它们适用于线宽尺寸2到4微米，依赖于诸如衬底表面反射率等因素。在使用接近式光刻中，需要连续复制整个晶片图形，掩模版与