离子束刻蚀ppt课件.ppt

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1、第八章光刻与刻蚀工艺1内容提要§8.1概述§8.2光刻胶及其特性§8.3曝光技术§8.4掩模版的制造§8.5ULSI对图形转移的要求§8.6腐蚀方法§8.7等离子体腐蚀§8.8反应离子刻蚀与离子溅射刻蚀2§8.1概述一、光刻技术的特点1、光刻是一种表面加工技术；2、光刻是复印图像和化学腐蚀相结合的综合性技术；3、器件的尺寸越小，集成电路的集成度越高，对光刻精度的要求就越高，难度就越大。二、光刻的目的在二氧化硅或金属薄膜上面刻蚀出与掩模版完全对应的几何图形，从而达到选择性扩散和金属薄膜布线的目的。3三、ULSI对光刻的基本要求高的图形分辨率；高灵敏度的光刻胶；低

2、缺陷；精密的套刻对准；可对大尺寸硅片进行加工。四、光刻工艺流程涂胶前烘曝光显影坚膜刻蚀去胶4123456751、衬底准备：清洁表面，使之与光刻胶粘附良好；2、涂胶：在待光刻的硅片表面均匀地涂上一层光刻胶，要求粘附良好，均匀；3、前烘：使光刻胶干燥，以增强胶膜与硅片表面的粘附性和胶膜耐磨性，同时使曝光时能进行充分的光化学反应；√4、曝光及显影：在曝过光的硅片表面的胶膜上显影出与掩模版相同（正性光刻胶）或相反（负性光刻胶）的图形，显影后的硅片必须严格检查，以保证光刻的质量；5、坚膜：使胶膜与硅片之间紧密粘附，防止胶层脱落，同时增强胶膜本身的抗蚀能力；√

3、6、刻蚀：以坚膜后的光刻胶作为掩蔽层，对衬底进行干法或湿法刻蚀，使之得到与光刻胶膜图形相应的图形；7、去胶：以干法或湿法去除光刻胶膜。61、涂胶在待光刻的硅片表面形成厚度均匀（几百nm到2m之间）、附着性强、无针孔缺陷的光刻胶膜。胶膜太薄，针孔较多，则抗蚀性能差；胶膜太厚，则分辨率低。光刻胶膜厚的均匀性影响分辨率的均匀性，导致图形失真，要求在±10nm之间，主要取决于涂胶方法及设备。涂胶法一般为旋转法。7步骤：1）脱水烘焙：SiO2亲水，光刻胶疏水。具有疏水性的衬底表面（干燥基片）与光刻胶粘附性强。2）打底膜：增强光刻胶与硅片之间的附着力。常用化合物有六甲基

4、乙硅氮烷(hexa-methyl-disilazane,HMDS);三甲基甲硅烷基二乙胺(tri-methyl-silyl-diethyl-amine,TMSDEA)。3）涂胶：将硅片吸附在托盘上，滴胶，旋转托盘，保持一定的旋转时间。甩胶后光刻胶的膜厚约与旋转速度的平方根成反比。8涂胶工艺示意图92、前烘前烘是将涂好胶层的硅片通过烘烤，使胶膜干燥的工艺。负胶须在氮气中进行烘焙，而正胶可以在空气中烘焙。目的：使胶层中的溶剂挥发，降低灰尘的玷污；增加光刻胶与硅片粘附能力；减轻因高速旋转形成的薄膜应力；在接触式曝光中提高胶膜与掩模版接触时的耐磨性能；提高和稳定胶膜的

5、感光灵敏度。1）前烘的方法干燥循环热风、红外烘烤法、热平板传导烘烤。102）显影速度与光刻胶溶剂含量的关系溶剂含量高，则显影时光刻胶的溶解速度就比较快。3）前烘温度与时间的选择根据光刻胶的性质及光刻过程确定。前烘的温度一般低于100℃，时间15~30min，时间过长则会影响产量。前烘温度过低，黏附性差、溶剂含量过高、曝光精确度差、显影液对曝光区与非曝光区的选择性下降，图形转移效果不好；前烘温度过高，黏附性因光刻胶变脆而降低、使光刻胶中的感光剂发生反应，降低胶膜在曝光时的灵敏度。11大规模集成电路制造对光刻对准的规定是，对准误差应该不大于特征尺寸的1/4到1/3

6、。为了便于对准，在掩模上必须设置专门的对准标记。通过比较硅片表面的反射光和透过掩模返回的光来实现对准。在步进光刻机上通常有自动对准系统。为了提高对准效率，可以先作一次人工对准。掩模的热膨胀也会产生对准误差。为避免8英寸掩模产生0.1m的膨胀，掩模的温度变化必须控制在0.75C左右。3、对准与曝光12曝光是通过曝光灯或其他辐射源将图形转移到光刻胶涂层上。对于正胶在未曝光之时，感光剂不溶于显影液，同时抑制酚醛树脂在显影液中的溶解；在曝光过程中，感光剂发生光化学反应，成为乙烯酮，并水解为羧酸。羧酸在碱性溶剂中的溶解度比未感光的感光剂高出许多，同时还会促进酚醛树脂

7、的溶解。利用感光与未感光的光刻胶对碱性溶液的不同溶解度，就可以进行掩模图形的转移。曝光后需要进行曝光后烘焙，使非曝光区的感光剂向曝光区扩散，在边界形成平均的曝光效果，降低驻波效应。134、显影显影是将未感光的负胶或已经感光的正胶溶解的工艺。影响显影效果的主要因素；显影方法分为浸泡法和喷洒法两种，后者的分辨率和重复性好，广泛采用。喷洒法显影的三个阶段。5、坚膜坚膜可以除去显影后溶入胶膜中的溶剂，使胶膜与衬底之间粘附得更牢；可以增强胶膜本身的抗蚀能力。坚膜的方法同前烘。146、腐蚀腐蚀是用适当的腐蚀液将无光刻胶膜覆盖的衬底材料腐蚀掉，而有光刻胶覆盖的区域保存下来。

8、所用的腐蚀液必须既能腐蚀掉裸露的衬底表