第四章 微纳制造技术光刻工艺.ppt

曝光光源 光源要求: --Short wavelength 短波长 --High intensity 高强度 --Stable 稳定 Typical sources used in Photolithography --High-pressure mercury lamp 高压汞灯 --Excimer laser 准分子激光 Spectrum of the Mercury Lamp汞灯谱线 Photolithography Light Sources Exposure Control曝光控制 Exposure controlled by production of light intensity and exposure time 曝光强度和时间 Very similar to the exposure of a camera Intensity controlled by electrical power Adjustable light intensity Routine light intensity calibration 对准和曝光系统 Contact printer 接触式 Proximity printer 接近式 Projection printer 投影式 Stepper 步进式 接触式曝光 Simple equipment Use before mid-70s Resolution: capable for sub-micron 亚微米 Direct mask-wafer contact, limited mask lifetime 寿命短 Particles 颗粒玷污 依赖于操作者，引入重复性和控制问题 Contact Printing Proximity Printer接近式 20世纪70年代 ~ 10 mm from wafer surface No direct contact Longer mask lifetime 寿命稍长 Resolution: 3 mm（减小了分辨率和关键尺寸） Proximity Printer Proximity Printing 投影光刻机 20世纪70年代末80年代初占主导地位 Works like an overhead projector Mask to wafer, 1:1 Resolution to about 1 mm 挑战： 制造亚微米尺寸的掩模版 Stepper步进扫描光刻机 20世纪80年代后期90年代， 只投影一个曝光场，再步进到另一个位置曝光。 Most popular used photolithography tool in the advanced IC fabs 缩小尺寸：最初10:1，后来5:1或4:1 Reduction of image gives high resolution像减小导致高分辨 0.25 mm and beyond(对于i线，CD到0.35 mm) Very expensive 很昂贵 Step--Repeat Alignment/Exposure分步重复对准/曝光 StepRepeat Alignment System 步进扫描光刻机 混合设备，融合扫描投影光刻机和分步重复光刻机技术，通过使用缩小透镜扫描一个大曝光场图像到硅片上一部分实现的。 增大了曝光场，可获得较大的芯片尺寸。标准曝光场尺寸26×33mm,使用6英寸（Φ152mm)投影掩模。 0.25微米以下 光刻线流程 Optics of Photolithography Light diffraction 光衍射 Resolution 分辨率 Depth of focus (DOF) 焦深 Diffraction Diffraction is a basic property of light --Light is a wave --Wave diffracts --Diffraction affects resolution Light Diffraction Without Lens Diffraction Reduction Short wavelength waves have less diffraction Optical lens can collect diffracted light and enhance the image 分辨率 Resolution 定义为清晰分辨出硅片上间隔很近的特征图形对的能力（例如相等的线条和间距） 分辨率公式： Numerical Aperture数值孔径 改进分辨率的方法 增