光刻光刻胶和刻蚀解析.ppt

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1、2.4光刻技术2.4.1光刻工艺概述2.4.2光刻胶2.4.3涂胶2.4.4对位和曝光2.4.5显影2.4.1光刻工艺概述2.4.2光刻胶凡是在能量束（光束、电子束、离子束等）的照射下，以交联反应为主的光刻胶称为负性光刻胶，简称负胶。凡是在能量束（光束、电子束、离子束等）的照射下，以降解反应为主的光刻胶称为正性光刻胶，简称正胶。1、光刻胶的类型光刻胶也称为光致抗蚀剂（Photoresist，PR）。最常用的有AZ–1350系列。正胶的主要优点是分辨率高，缺点是灵敏度、耐刻蚀性和附着性等较差。2、光刻胶的组成成分功能聚合物当被曝光时，聚合物结构由可溶变为聚合

2、（或反之）溶剂稀释感光剂调节化学反应添加剂工艺效果（如染色剂等）（1）灵敏度单位面积上入射的使光刻胶全部发生反应的最小光能量或最小电荷量（对电子束胶），称为光刻胶的灵敏度，记为S，也就是D100。S越小，则灵敏度越高。通常负胶的灵敏度高于正胶。灵敏度太低会影响生产效率，所以通常希望光刻胶有较高的灵敏度。但灵敏度太高会影响分辨率。3光刻胶的特性1.00.50D0入射剂量（C/cm2）未反应的归一化膜厚D100灵敏度曲线(2)分辨率光刻工艺中影响分辨率的因素有：光源、曝光方式和光刻胶本身（包括灵敏度、对比度、颗粒的大小、显影时的溶胀、电子散射等）。通常正胶的分

3、辨率要高于负胶。(3)对比度对比度是图中对数坐标下对比度曲线的斜率，表示光刻胶区分掩模上亮区和暗区的能力的大小，即对剂量变化的敏感程度。灵敏度曲线越陡，D0与D100的间距就越小，则就越大，这样有助于得到清晰的图形轮廓和高的分辨率。一般光刻胶的对比度在0.9~2.0之间。对于亚微米图形，要求对比度大于1。通常正胶的对比度要高于负胶。D0D100对比度的定义为正胶和负胶比较光刻胶对比度斜坡膨胀分辨率粘附性图形的分辩率还要受光刻胶对光强的响应特性的影响。理想光刻胶：光强不到临界光强Dcr时不发生反应，光强超过Dcr时完全反应，衍射只造成线宽和间距的少量变化。D

4、crD100D0实际光刻胶：光强不到D0时不发生反应，光强介于D0和D100之间时发生部分反应，光强超过D100时完全反应，使线条边缘出现模糊区。在通常的光刻胶中，当MTF<0.5时，图形不再能被复制。2.4.3涂胶一般采用旋涂法。涂胶的关键是控制胶膜的厚度与膜厚的均匀性。胶膜的厚度决定于光刻胶的粘度和旋转速度。3)甩掉多余的胶4)溶剂挥发1)滴胶2)加速旋转2.4.4对位和曝光光刻曝光刻蚀光源曝光方式评价光刻工艺可用三项主要的标准：分辨率、对准精度和生产效率。1、基本光学问题衍射但是当掩膜版上的特征尺寸接近光源的波长时，就应该把光的传输作为电磁波来处理，

5、必须考虑衍射和干涉。由于衍射的作用，掩模版透光区下方的光强减弱，非透光区下方的光强增加，从而影响光刻的分辩率。掩膜版是用石英玻璃做成的均匀平坦的薄片，表面上涂一层600800Å厚的Cr层，使其表面光洁度更高。称之为铬板，Crmask。调制传输函数和光学曝光无衍射效应有衍射效应光强定义图形的调制传输函数MTF为无衍射效应时，MTF=1；有衍射效应时，MTF<1。光栅的周期（或图形的尺寸）越小，则MTF越小；光的波长越短，则MTF越大。2、光源对光源系统的要求1、有适当的波长。波长越短，可曝光的特征尺寸就越小；2、有足够的能量。能量越大，曝光时间就越短；3、

6、曝光能量必须均匀地分布在曝光区。常用的紫外光光源是高压弧光灯（高压汞灯），高压汞灯有许多尖锐的光谱线，经过滤光后使用其中的g线（436nm）或i线（365nm）。高压汞灯的光谱线120100806040200200300400500600RelativeIntensity(%)h-line405nmg-line436nmi-line365nmDUV248nmEmissionspectrumofhigh-intensitymercurylamp由于衍射效应是光学曝光技术中限制分辨率的主要因素，所以要提高分辨率就应使用波长更短的光源如深紫外光。实际使用的深紫外

7、光源有KrF准分子激光（248nm）、ArF准分子激光（193nm）和F2准分子激光（157nm）等。光源紫外光（UV）深紫外光（DUV）g线：436nmi线：365nmKrF准分子激光：248nmArF准分子激光：193nm极紫外光（EUV），10~15nmX射线，0.2~4nm电子束离子束有掩模方式无掩模方式（聚焦扫描方式）接触式非接触式接近式投影式反射折射全场投影步进投影扫描步进投影矢量扫描光栅扫描混合扫描3、曝光方式掩模板制造（1）接触式光刻机SiU.V.MaskP.R.SiO2优点：设备简单；理论上MTF可达到1，因此分辨率比较高，约0.5m。

8、缺点：掩模版寿命短（10~20次），硅片上图形缺陷多，光刻成品率低