第10章 光刻技术.pptVIP

* 电子束的散射有前向散射和背散射，背散射角大，是造成邻近效应的主要原因 * 10.5.2 X射线光刻 以高强度的电子束轰击金属靶材，使其发射X射线，X射线作为曝光光源，λ在 0.2-4nm。 掩膜版：为了X-射线能够透过，掩膜版很薄，对X射线透明的Si、SiN、BN和聚酯薄膜为基片在上面淀积金薄膜，以此作为空白版，金膜能吸收X射线，以电子束制版方法制备掩膜版版。 * 影响分辨率的不是衍射，而是半阴影和几何畸变 * 在电子抗蚀剂中加入铯、铊等，能增加抗蚀剂对X-射线的吸收能力，可以使之作为X-射线抗蚀剂。如PMMA 。 * 同步辐射x射线源，是利用高能电子束在磁场中沿曲线轨道运动时发出的。 同步辐射方向性强，准直性好，可以近似看作平行光源。光源的线度尺寸约为1mm，所以半阴影效应和几何畸变可以忽略。 同步辐射x射线光学系统 * 10.5.3 离子束光刻 离子束注入，是利用元素离子本身所具有的化学性质--掺杂效应，通过将高能杂质离子注入到半导体晶体表面，以改变晶体表面的化学性质和物理性质；另一方面则可以利用离子本身具有的能量来实现各种工艺目的。按照离子能量的不同，工艺目的也不同，如离子能量在10keV以下时，离子束常被用来作为离子束刻蚀和离子束外延；当能量在几十至70keV时，则被用作离子束曝光。 * 聚焦离子束系统截面示意图 * 无版光刻代替光学光刻实现精细的图形化可以将总掩膜成本降低60% * 10.5.4 新技术展望 1、浸入式光刻技术 45, 32, 22 nm Technology nodes 譬如用水替代空气 全氟聚烷基醚油 * 提高193nm ArF浸入式光刻机NA的方案 NA 解决方案 1.37 水+平面镜头+石英光学材料 1.42 第二代浸入液+平面镜头+光学石英材料 1.55 第二代浸入液+弯曲主镜头+光学石英材料 1.65 第三代浸入液+新光学镜头材料+新光刻胶 1.75 第三代浸入液+新光学镜头材料+半场尺寸 * 2、纳米压印光刻 现有的主流纳米压印光刻 * 3、极紫外光刻（EUV） 极紫外光刻原理图 * 较新设备由ASML 研发——NXE:3100 （试产型），可实现18nm关键尺寸，造价超过一亿美元 每小时加工5片晶圆。预计可实现60片/小时的产量目标。有说法：EUV光刻机必须能维持80 片/小时的产量，光刻机厂商才有可能从中获得稳定收入。 * NXE:3100 * 4、无掩模光刻(ML2) 光学无掩模光刻示意图 带电粒子无掩模光刻示意图 * 10.6 光刻设备 从平面工艺诞生以来，光刻设备可以分为五代。每一代又以那个时期获得CD和分辨率所需的设备类型为代表。这五个精细光刻时代的代表是： 接触式光刻机； 接近式光刻机； 扫描投影光刻机； 分步重复投影光刻机； 步进扫描光刻机。 * 10.6.1 接触式光刻机 接触式光刻机系统 * 10.6.2 接近式光刻机 接近式光刻机上的边缘衍射和表面反射 * 10.6.3 扫描投影光刻机 扫描投影光刻机 * 10.6.4 分步重复投影光刻机 步进光刻机的曝光场 * 10.6.5 步进扫描投影光刻机 步进扫描光刻机的曝光场 * 10.6.6 光刻设备的发展趋势 1、光刻设备加工硅片大尺寸化、单片化、高精度化和全自动化 2、设备制造商垄断化 3、设备高价格化 4、设备研制联合化 * 本章重点 光刻掩模板的制造 光刻胶 光学分辨率增强技术 紫外光曝光技术 其它曝光技术 光刻设备 * 10.2 光刻胶 聚合物材料：聚合物在广德照射下不发生化学反应，其主要作用是保证光刻胶薄膜的附着性和抗腐蚀性；使胶具有一定的粘度，能均匀涂覆； 感光材料：感光材料一般为复合物（简称PAC或感光剂）。感光剂在受光辐照之后会发生化学反应。正胶的感光剂在未曝光区域起抑制作用，可以减慢光刻胶在显影液中的溶解速度。在正性光刻胶暴露于光线时有化学反应，是抑制剂变成感光剂，从而增强了胶的溶解速度。 溶剂 ：它的作用是可以控制光刻胶机械性能，使其在被涂到硅片表面之前保持液态。 1、组成 * 按曝光区在显影中被去除或保留来划分： 正（性）胶 负（性）胶 按其用途划分： 光学光刻胶 电子抗蚀剂 X-射线抗蚀剂 2、分类 * 10.2.1 光刻胶的特征量 响应波长 灵敏度，又称光敏度，指最小曝光剂量E0 抗蚀性，指耐酸、碱能力 黏滞性，指流动特性的定量指标 黏附性 ，指与硅、二氧化硅表面结合力的大小 光刻胶的膨胀 微粒数量和金属含量 储存寿命 * 1