光刻胶显影和先进的光刻工艺.ppt

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1、第1５章光刻胶显影和先进的光刻工艺完成硅片对准和曝光光刻胶显影其他先进的光刻工艺光刻胶显影通过显影液将可溶解的光刻胶溶解掉就是光刻胶显影．（光刻的8个基本步骤）1∶气相成底膜2∶旋转涂胶3∶软烘4∶对准和曝光5∶曝光后烘焙6∶显影7∶坚膜烘焙8∶显影检查光刻系统的环境黄色光源(普通的萤光灯含有紫外线的成分)光刻系统的工作环境5∶曝光后烘焙曝光后烘焙是光刻工艺中重要的一步，短时间的后烘焙可以促进光刻胶的关键化学反应，提高光刻胶的粘附性并减少驻波．后烘的温度均匀性和持续时间是影响光刻胶质量的两个重要因素．后烘的典型温度在90ºC~1

2、30ºC之间，时间为1分~2分之间(厂商有详细说明)．温度均匀性∶后烘引起的关键尺寸变化的典型值是5nm/ºC、为减小关键尺寸值的不稳定性、热板的温度通常为130±0.1ºC后烘延迟∶对于较早期的光刻胶，如果后烘时间延迟几分钟，光刻胶的顶层会和空气中的胺发生反应，变硬产生一层不溶解的阻挡层，从而导致光刻胶显影后形成”T”型。(现在的深紫外线光刻胶可以延迟30分钟前后)曝光后烘焙后烘延迟(时间过长)、显影时会出现光生酸和空气中的胺发生中和反应，长生不溶解的薄层曝光后烘焙减轻驻波影响曝光后烘焙，引起PAC(一种强力的溶解抑制剂)感光剂

3、在光刻胶中扩散，从而对驻波的边界产生了均匀的效果6∶显影用显影液显影，如果不能正确的控制显影工艺,光刻胶图形就会出现问题用化学显影液溶解由曝光造成的光刻胶的可溶解区域显影方法一(连续喷雾显影)每分钟100~500转喷雾方式和旋转速度是决定显影质量的关键因素显影方法二(旋覆浸没显影)第一次喷涂显影液停留时间大约20~30秒，去除，然后在喷涂，再去除。然后用去离子水清洗硅片，最后甩干。注意：显影液的流动性必须很低，以减小硅片边缘显影速率的变化。光刻胶显影参数显影液∶是一种用水稀释的强碱溶液(四甲基氢化胺)。显影温度∶一般在15ºC~2

4、5ºC之间，一但温度确定后误差必须控制在±1ºC以内.因为温度对光刻胶的溶解率有直接影响。显影时间∶在除去显影液之前，显影液一直和光刻胶反应，由此可能造成光刻胶的过腐蚀（过显影），导致图形变形．显影液量∶不充分的显影液会导致显影不足或不完全显影.当量浓度∶当量浓度代表了显影液的化学组成成分，决定了显影液的酸碱浓度．当量浓度对光刻胶的溶解率由直接的影响．清洗∶去离子水清洗，停止显影工艺，去除剩余的显影液系统排风∶排风速度过低，会使系统中残留的雾状显影液落回到硅片表面，和光刻胶发生反应。显影设备是一款涂胶/显影轨道系统，主要用于全程光

5、刻应用。可在同样的工艺平台上支持八个显影模块，其显影和清洗工艺能力很高。7∶坚膜烘焙显影后的热烘焙，蒸发掉剩余的溶剂使光刻胶变硬，同时提高光刻胶对硅衬底的粘附性、提高光刻胶抗刻蚀的能力．通常正胶的温度为130ºC，负胶的温度为150ºC温度过高烘焙可以精确控制温度的、无尘烤箱8∶显影检查极少数可以反工的操作8∶显影检查显影质量质量参数缺陷类型备注1关键尺寸关键尺寸偏大◎曝光机聚焦不正确◎曝光不足◎显影时间不足或显影浓度太低关键尺寸偏小◎曝光时间过长或能量过多◎显影时间过长或显影液过强2沾污颗粒或光刻胶表面外来沾污◎设备需要洗净（特

6、别是轨道）◎硅片清洗不净◎显影液需要过滤3表面缺陷光刻胶表面划伤◎硅片传送片盒与自动传送系统◎需要重新微调微粒、沾污、瑕疵◎腔体排风、喷涂压力、硅片水平、旋转速度等胶过多、过少、残渣◎不正确的旋转浸没时间◎不正确的显影液量和位置◎显影后不正确的冲洗过程◎不正确或不均匀的烘焙光刻胶图形的侧墙条痕◎抗反射涂层不正确光刻胶检测系统可以检测光刻胶的厚度、刻蚀深度等、精度可以达到0.1微米先进的(非光学)光刻工艺极紫外光刻工艺电子束光刻工艺X射线光刻工艺离子束投影光刻工艺极紫外光刻技术产生13.5nm的紫外波长极紫外光刻技术这项技术可以用在

7、45nm工艺器件上，在2010年投入生产，2013年投产的32nm工艺器件预计也将使用本技术。13.5nm紫外线接近于x线（或属于x线），对物质的透过能力很小，所以，透镜光学缩小投影技术不能用，所以，整个光学系统都采用了反射缩小光学系统。这项技术的研制费用极其庞大，在美国和欧洲是国家预算，2005年，进入第一台样机产品的评价。2006-2007年开始对几台样机生产的LSI进行评价。极紫外光刻技术极紫外线光刻技术用掩膜版导电膜石英基板多层膜40～50层Mo/Si吸收层~100nm~300nm6.3mmEUV光吸收区域EUV光反射区域

8、6度保护层保护层：刻蚀时和图形修正时对多层膜具有保护作用最外层Mo：3nmSi:4nm电子束等倍描写工艺掩膜版镜头加速器电子束硅片电子束光刻工艺可以描绘更加微小的图形、描画速度慢电子在光刻胶和硅中的入射轨迹、它决定了分辨率的高低.在电子闪射过程中、