光刻机和光掩膜版

十三章 光刻II

光刻机和光掩膜版

前几章讲述了光刻胶材料的性质和工艺技术。在这一章里，我们介绍如何将图形转移到硅片表面上，包括以下内容：a)将图形投影到硅片表面的装置（即光刻对准仪或光刻翻版机），由此使得所需图形区域的光刻胶曝光。

b)将图形转移到涂有光刻胶的硅片上的工具（即光掩模版和中间掩模版）。在介绍光刻机或掩模版之前，把用以设计和描述操作光刻机的光学原理简要地说明一下。它们是讲明光掩模板和中间掩模版的基础。

在讨论光学原理之前，有必要介绍一下微光刻硬件的关键。那就是把图形投影到硅表面的机器和掩模版的最重要的特征：a)分辨率、b)图形套准精度、c)尺寸控制、d)产出率。

通常，分辨律是指一个光学系统精确区分目标的能力。特别的，我们所说的微图形加工的最小分辨率是指最小线宽尺寸或机器能充分打印出的区域。然而，和光刻机的分辨率一样，最小尺寸也依赖于光刻胶和刻蚀的技术。关于分辨率的问题将在微光刻光学一章中更彻底的讲解，但要重点强调的是高分辨率通常是光刻机最重要的特性。

图形套准精度是衡量被印刷的图形能“匹配”前面印刷图形的一种尺度。由于微光刻应用的特征尺寸非常小，且各层都需正确匹配，所以需要配合紧密。

微光刻尺寸控制的要求是以高准度和高精度在完整硅片表面产生器件特征尺寸。为此，首先要在图形转移工具〔光刻掩模版〕上正确地再造出特征图形，然后再准确地在硅片表面印刷出〔翻印或刻蚀〕。

加工产率是重要但

不是最重要加工特征。例

如，如果一个器件只能在

低生产率但高分辨率的

光刻机制版，这样也许仍

然是经济的。不过，在大

部分生产应用中，加工和

机器的产率是很重要的，

也许是选择机器的重要因素之一。 1.微光刻光学

在大规模集成电路的制造中。光刻系统的分辨率是相当重要的，因为它是微器件尺寸的主要限制。在现代化投影光刻机中光学配件的质量是相当高的，所以图形的特征尺寸因衍射的影响而受限制，而不会是因为镜头的原因(它们被叫做衍射限制系统)。因为分辨率是由衍射限度而决定的，那就必须弄明白围绕衍射限度光学的几个概念，包括一致性、衍射、数值孔径、调频和许多重要调节转换性能。下几节的目的就是要简要和基本地介绍这些内容。参考资料1·2讲得更详细。

衍射·一致性·数值孔径和分辨率

图（1）：一束空间连续光线经过直的边缘时的光强 a)依据几何光学b)散射

所有的光刻系统都有光衍射现象。因为光线是从光源经边缘或开孔直接照射出来的。因为衍射的影响，光线扩散到被掩蔽的范围内，屏幕上出现因衍射而产生的图形(看图1和图2)。在屏幕上产生的图形可能是一系列的发散的光线和黑线，它依赖于孔径和掩模版与象屏(例如硅片表面)之间的距离，以及光口的几何形状和光源的纯度。光源的纯度经常跟微光刻的关系不大。

因为光刻系统用过滤

器选择特定的光波长

度，或者选用的光刻胶

只对特定范围内的波

长敏感。同样需要指

出，所有图形边缘的信

息只能通过衍射光学

得到。

如果光孔和光屏的距离很短（与光刻机接触或靠近），就称为Fresnel(或近场)衍射。因为大部分现代光刻系统是投影型的系统，其光孔和光屏的距离很大（例如光刻版到

硅片），我们就只讨论

弗朗荷费衍射。

引用惠更斯原

理：波前的每点被认作

是新的光波源点。每个

这样的惠更斯源都是

同相同强。就象图3所示，当初波前通过光孔，新波前就在光孔由源点产生。光源量依赖于光孔的宽度b。光强在光屏上的分布由图2所示，由光源照射到光屏上的所有的光线统计出。图2表明当b>λ(光波长)，衍射的影响来源于波前从不同的距离到达光屏的每点的累加。这是光学微光刻应用中的几何条件（即b≥1.0μm,≤0.43μm)。

一致性S是指由一个光源的波前发出的所有同相光线的量度。一个有无限小尺寸的源点是理想的一致光源(图4.a)。因为所有的光刻系统都是有限尺寸的发射光源，在一个平面上的光线表现出的一致性依赖于光源的尺寸（图4.b）、距光屏的距离和光源与光屏之间由光源发出经过可能的光孔得到的光波的角度。我们后面将要说明用投影光刻机制作图形时不需要完美的一致性，部分一致更好。这是很幸运的，因为理想性的光源几乎没有，而且需要很长的曝光时间。

决定一个光学系统的分辨率，典型考虑衍射光栅，不仅从实验上而且需要具体的数值分析。衍射光栅由等宽的光线条等距离地间隔排列（叫作栅区ν）。当用纯净的光照射时，光栅可以处理一系列衍射光孔，它将从每个光孔发射相同的衍射图形（在IC生产厂中人们不需要印刷光栅本身，但一系列

设计成与光刻系统分辨限制相同的尺寸的相连线有本质相同的结构。后面，这次讨论的原理仍然适用）。

…－的图形在光屏上产生光强度图形，它的原理由下式给出：

dSinθn=Nλ （1）

这里，N＝0,±/1，±2，…是衍射次序；d是光孔之间的距离；θn是衍射图形存在的角度。理论最大值的宽度由所用光孔的数目决定，所有最大值密度由与所有光孔有相同宽度的单个光孔衍射图形给出。

在每个光学投影系统限制其分辨能力的主要因素是物镜的物理设计和它的数值孔径（NA）。NA是一个镜头从物体（光刻板）上收集衍射光线以及把它投影到硅片上的能力。NA由下式定义：

NA=nSinα （2）

这里n是折射率（空气的典型值是1.0），2α是镜头的视野（由图5标出）。投影光刻机的NA范围是（0.16～0.40）。

镜头的分辨率依赖于光源光线的纯度和镜头的NA值。分辨率的定义基于雷利标准。那就是，即使是几何上相对完美的镜头也会使得理想无限小的光点分散成为模糊的园，叫做弥散圆。当两个点相当靠近时，两个弥散圆看起来象一个模糊的圆，两个点不能分清。雷利标准定义两个圆分开的标准是当两者之间的图形强度降低80%。（如图6）数值上，这个标准表示如下： 2b=0.61/NA （3〕

这里：2b是两图形之间的距离（即如图8b所示，它是线的尺寸以及硅片上的区域的，每个都是尺寸b；λ是曝光波长。图7标绘出了随镜头NA（左）变化的rayleigh标准变化值，当光源波长是人＝436nm（即汞弧的G－线，其在许多光刻机中广泛作为曝光波长）〖4〗，在Zeiss10-77-82NA＝0.28，这是一些投影光刻中应用的镜头，最小分辨尺寸的rayleigh标准表示为0。47μm。

因为图形由衍射光线组

成，收集较高级别的衍射光

线提高了图像的分辨率，NA

越大允许的视野越大，分辨

率也越好（也可从图6图7中

看到)。获得优点同样是需要

代价的，焦距的深度σ与NA

的平方的倒数成正比：

σ＝λ/(NA)2 （4）

例如，当NA＝0.3，λ＝0.4nm时σ＝4.4μm。从这个例子可以很容易地看到硅片平整度的变化可以轻易地把图形反映到焦点平面以后。另外，在高分辨率和长距离的焦距适当妥协必须在设计的光刻机础上达成。然而,预言在1μm 和0.5μm之间的尺寸，场深变得非常小。这样当要求高分辨率时将强迫光学光刻机让位于电子或X-射线光刻机。另外有些看法认为二维技术的运用或缩短波长（例如I－线）将突破焦距深度的限制，允许光学分辨率的提高。

同样在图7

中显示出，在反

射型的投影系统

中（在下一章中

定义），高NA在

另一图形区域范围扩大时获得更高的分辨率。因为图形区域范围显著降低（例如，镜头变大图形区域范围在5×缩小光刻机是20mm×20mm）为了在100mm 或更大的硅片上能够印刷图形，必须减少一些连续曝光，而用步进重复型的曝光方法。

调制转换功能

调制转换功能，或MTF是一个参数，把它适当地标绘出可以提供一种快速方便的方法判断一个光学投影系统的把掩模版上的图形转移到硅表面的能力1.5。系统成象能力依赖于一些参数，包括曝光波长、掩模版成象特征尺寸、镜头的NA值和光源的空间纯度。关于MTF概念本质上是指在不同的投影光刻机系统中的图像转换。作为解释这个参数的开始，我们定义调制参数M 作为在一个平面上入射光的能量：

M＝（I

max -I

min

)/(I

max

+I

min

) （5）

这里I

max 是指在明亮区域的中心的成象强度。I

min

是指在黑区中心的光强。

如图8所示，M的信息揭示了衍射效应引起的在掩模版的两个光孔在光屏上的

图形之间的入射光线的减弱。如果M＝1、I

min

＝0，这是能够获得的最高调制

能力。在图8中不仅可由物平面（掩模版平面）M

mask 而且可由图形平面M

im

决定

调制。曝光系统的MTF定义为M

im /M

max

.当掩模版上的一不透明线的中心的光线

的强度完全是0，M

mask ＝1，我们可以简单的认为MTF和M

im

的值相同。这样简化

可以使得MTF变得容易描述。

开始，MTF依赖

于NA、λ、掩模版特

征尺寸、曝光系统

的空间纯度，因为

镜头的λ和NA典型

为系统硬件的设计

考虑，绘制MTF对特

征尺寸和参数改变

空间纯度是相当有用的。（如图8所示，v可被转换成特征区域b，用

b[μm]=1/2v)。假设M

mask

=1。由图9aA点给出光学系统分辨率的最大限制（即最小距离满足雷利标准)，是0.1。当图像印刷的尺寸变大，MTF值变大。当像平面上的两个像之间的一些点接受不到光线时（如图8），MTF函数的最大值是1（图9中的C点）。

在这种情况下，入射到光刻胶上的两个图形当然被复印成相异的特征。总之，图9中表示的MTF曲线描述了，给定的光学投影系统在图形表面调制掩模版上的不同特征尺寸的程度。

硅片表面覆盖一层

对入射光线感光的光刻

胶。这次讨论的相关响

应特性是在12章中介绍

的光刻胶反差。理想的

光刻胶必须有无限的反

差，用这样的材料可以

复制出比光学系统的雷

利极限大或相等的图形

尺寸。但实际的光刻胶有有限的反差值，所以在一个图形能在实际的光刻胶上形成之前，必须先存在一个比雷利极限大的调幅（MTF）。一个光学系统在光刻胶上充分定义一个图形的最小MTF依赖于光刻胶的反差值，它必须定

义成关键MTF，或CMTF6

resist 。在12章中的图点表示出了光刻胶的反值CMTF

resist

.

例如，正胶的感光差是2，12章图5表示出CMTF

resist

是0.6。检查图9可以得到一个具有NA＝0.3，λ＝436nm空间一致性是0.7的光源，在正胶膜上可以印刷出的最大分光光栅频率是442linepairs/mm,与1。13μm（图9B点）在最小特征尺寸一致。这个例子表明2。5X的经验法则，它与雷利极限给出的一个投影光刻机的最小分辨率和正胶的实际工作可以获得的分辨率有关。

大规模集成电路的特征尺寸的变小依赖于光刻仪器逐渐提高的分辨率。从MTF的讨论可以描述出用以设计这些装置的途径。首先。回溯雷利标准，曝光波长可以降低或系统镜头的NA值可以提高。第二，改变光刻胶的化学性质、制造全新的光刻胶可以或使用感光查的提高层，可以使得光刻胶的感光性得到提高，这样可以使小MTF产生满足要求的图形。第三，可以调节光学系统的一致性。让我们用简短的描述来结束关于MTF的讨论。

改变空间一

致性使得MTF曲线

的形状发生改变。

使入射光线完全

一致（S＝0），产

生了如图9所示的

曲线。入射光学完全不一致（S＝∞），产生了有较大雷利分辨率极限的MTF 曲线，但其MTF值只随特征尺寸的增大慢慢地增大。部分一致的入射光线产生两种极端之间的MTF曲线，其给定空间频率的MTF值比用完全不一致的入射线所产生的高。用部分一致光线也比用高一致性的入射光线有更多的优点，原因如下：（1）一致性值S<0.4的λ光线在给定的空间频率下产生较高的MTF 值，担这样的一致性是通过降低有效源尺寸得到的（另外提高曝光时间）。（2）.高一致性入射光线降低了隔离区边缘的完整性，产生瞬变现象。基于变化，缩小光刻机典型地选择0.7的一致性值，1倍光刻机选择045。

Kohler图示系统被用于许多折射投影系统，其中在投影镜头的入口处聚光器使得曝光入射光线经过后聚成图像，在图5b中的系统中空间一致性S值如下式给出：

S＝d

s /d

（6）

这里d

s 是经过聚光镜头的光源成象的有效尺寸。d

是入射光孔的直径，

它或者是投影镜头的直径或者是缩小光圈的直径。通常，距离选择使得光源尺寸比入射光孔尺寸小，从而如上所述地产生所需的部分一致性值..

2.把图像转移到硅片上的光学方法：光学对准光刻机

前面章节中的光学原理被应用到转移电路图像到涂有光刻胶的硅片上的机器的设计中。这样的机器包括一系列协调工作形成成象功能的子系统，包括：a）一个使得光刻胶转型的光源。b)一个使电路图形转移到硅片表面的光学子系统，其曝光时间可以受控制。c)装有硅片使其曝光的可移动的载物台，载物台的位置可以完美地、精确地调整，使得从光学图形转移工具得到的图像能对准，然后再把图形复印到硅片上。这个步骤实际上很关键。这样的机器我们通常叫作对准仪，与复印机、曝光机等一样是光刻工具。d)对准子系统的一些形式（即手工对准仪，由人工用显微镜和手工调节器操作，是传统的使用方法。自动化的对准方法发展了硅片步进式光刻机，它不需要人工操作。e)硅片传递子系统。f)曝光器。

有三种主要的把图形转移到硅片上的光学方法。它们是接触式复印、接近式复印和投影式复印（图11）。投影式复印机几乎完全应用在大规模集成

电路的生产中?它使

用三种不同的投影

对准系统形式：1）

投影扫描系统，2）

缩小（10倍或5倍

等）分步重复投影

系统，3）1：1分步重复投影系统9，10。这一节主要描述投影对准仪和不同的投影对准系统形式具有的优点和限制。首先讨论光源和曝光器。

操作高性能的对准仪和加工光刻胶的环境的要求如下给出。首先，室内光线需要过滤（即黄光），这样光刻胶在周围的环境中很少被曝光。其次，图焦和对准的环境温度变化必须被控制在±1o C内，整台光刻机都必须保存在均衡的温度下。室内必须保持在10极的洁净度（参考第二章），湿度控制在50%（放置点被控制在5％），对准仪必须用振动隔离台防止振动，与一些建筑设计中的振动隔离一样。

光学对准仪的光源及其波长

实际IC生产中光学对准仪应用的光源都是高压汞灯。这样的灯产生的高压汞弧发射一种特殊的光谱（在图12中表示出）。它不是所有的光波具有统一强度，而是其中有一些谱线特别强。在UV的光波范围350～450nm中，有三条强线，它们是I线（365nm）、H线（405nm）、G线（436nm）。大部分缩小分步重复光刻机用G线操作（虽然已经在开发I线的分步重复光刻机）。1X光

刻机应用的波长

区域较宽（在

390～450nm范围

内）。1：1统一扫

描仪对于三种光

源波长都使用，深UV型扫描仪的工作波长是240nm。

高能汞弧灯

（例如200～

1000W）可以用来

产生最大光强。在

一些系统中用气

束来给灯泡降温，

热空气被气扇排开。这很重要，因为热量不仅使得灯的光谱输出改变而且使得投影光刻仪掩模版尺寸和光学路径长度改变。图13a显示了光强分布的三维图形，三维图形在图13b13中表示。灯周围的聚光系统被用来使尽量多的光线照射到被曝光表面。过滤器同样被用来曝光波长空间频率的带宽。灯的光谱输出随时间变化，也随玻璃折射率和光学元件外层的变化。曝光能量随时间变化，或随着机器的不同而不一样（甚至对于相同的灯型）。所以，必须必须使用一个光谱曝光测量仪使得每次曝光的总能量是精确的而且是可重复的。。当光源输出变化时,调整曝光时间以使得每个硅片上的入射能量剂量不变。这种测量仪也必须与使用的光刻胶型号谱性匹配。典型的具有这些应用的曝光测量仪用过滤器实现它的光谱响应,但是由于有限的过滤器传输

曲线变化导致实际光刻胶的相对粗糙近似的响应。最近已经开发出包括完整UV光谱测量仪的曝

光测量仪已经被开

发（图14）14。它们

能够配合波长从

254～436nm的任何

光刻胶的响应。

接触式复印

接触式复印是最早的用以在硅片上产生图形的方法8，15。图11a中显示出一个接触复印机的图解表示。具有电路图形的掩模版第一次以存在于硅片上的图形为基准精确定位（对准）。再后，掩模版被夹到涂有光刻胶的硅片上（保持对准），再用紫外线曝光。这种印刷方式产生最平整的图形和最好的分辨率。

不好的是，重复掩模版与硅片接触工艺的结果是在掩模版上产生缺陷。这些缺陷在用光掩模版曝光的过程中被复印到下面的硅片上。为了减少这种影响，硬表面掩模版必须被有规律的检查和清洁。如果通过清洁不能去除缺陷，掩模版就必须被更换。掩模版和硅片之间的杂质影响紧密结合，降低了局部区域的分辨率。这样导致大规模集成电路接触复印的失败。现代技术中硅片和掩模版不接触。

接近式复印

在接近式曝光中，掩模版和硅片放置得很靠近，但不接触8，15。由于掩模版和硅片间留有空隙，接触式印刷中存在的缺陷问题就避免了。但当间隙增大时，分辨率急剧降低。例如，对于10μm的间隙400nm的曝光波长，其最=3μm。

小分辨率W

min

这种技术同样需要极平整的掩模版和硅片。虽然如今的许多硅片足够平整使得间隙只有10μm的间隙，但是许多大规模集成电路要求特征尺寸小于2μm，所以这种技术同样不适合大规模集成电路。

投影式印刷

在投影式印刷中，用镜头和反光镜使得像聚焦到硅平面上，其硅片和掩模版分得很开。已经开发了不少投影印刷技术，包括：a)1:1投影扫描(基于反射光学）；b)缩小分步重复式投影技术（基于折射光学）；c)不缩小分步式投影技术（基于反射/折射系统）。

1：1扫描投影光刻机

标有Perkin-Elmer(Micralign?系列光刻机）的硅片扫描系统运用了一个球形的反射镜把像投影到硅片表面15，16，17。图15表示出这样一个系统的简略图。一窄弧光经过一个NA＝0.16的球形镜子5次反射的光径从掩模版成像

到硅片。扫描装置运用这种射线弧对硅片和掩模版持续扫描。为了使得镜子的变形和偏差影响减到最低，把图形绘制在具有最大光学准确性的区域内。

所成的像是掩模版

的镜像。这些系统

应用的是240～

440nm的汞灯。据说

应用350～400nm的

光可以得到比

1.5μm更好的分辨率。在深UV光可以获得接近1μm的曝光分辨率。系统的焦深是±0.25μm(1σ)是可能的。而且可以完成每小时100150mm硅片的产量。在大部分应用中，这样的扫描投影光刻机可以对准最小特征尺寸是3.0μm的图形。运用分步重复光刻机可以获的更小的特征尺寸图形。在生产中运用最小特征尺寸小于3μm其它尺寸大于3μm的掩模层。。两种光刻机型号可以混配使用以获得高效率的扫描。

缩小分步重复投影光刻机

第二种投影光刻机运用折射原理代替反射原理，使得掩模版上的图形成象到硅片上。制造出一种可能把掩模版图形投影到100mm或更大的硅片上的镜头是不切实际的复杂和昂贵。所以反射系统只把图形投影到硅片的部分区域。以这种方式工作的光刻机叫作步进光刻机。所以硅片尺寸不受限制。现在的系统应用的掩模版具有比硅片上图形大的图像。这样在曝光时掩模版上的图形被缩小投影到硅片上。

扫描型光刻机的分步重复技术的极大优点是具有较高的分辨率9，18.另外，分步重复每个单元时能够纠正硅片的变形。由于必须使用分步重复的曝光技术，降低了这些机器的生产效率，但同时提高了套准精度和分辨率。分步重复曝光要求精确控制机械台面。图16简略地显示了分步重复缩小投影系统。

越来越多的注

意力投注到硅片光刻

机和低于1μ精度的

光刻上。估计到1986

年80%的步进光刻机

将被应用来生产高密

度的存储芯片。包括

256K和1M的DRAM、静态COMSRAM和EPROM。其余的将被应用来开发新产品、双极和MOS逻辑电路9。

第一种缩小步进光刻机是10X的，已经基本上被5X步进光刻机代替。起初是由于5X缩小光刻机有更广泛的用途9，20，23。5X上的典型的被投影到硅片上的图形尺寸是14mmX14mm,而5X掩模版上的图形是70mmX70mm，它能够被安置在一个5''X5''的掩模基片上。同样的图形在10X掩模版上变得不切实际的大，需要一个7''X7''的掩模基片。5X镜头同样可以形成更大的图形（直至20mmX20mm，而10X镜头的最大可形成图形是10mmX10mm），它能够获得更大的产率。

不缩小的分步重复投影仪（1X步进光刻机）

最近介绍的一种系统用1：1的反折射光学系统（即系统有一面镜子和两个交叠的棱镜），代替缩小镜头（Ultratech

1000,图17）。原始的光学仪器是镜子（NA＝0.315）不包括组合的竞争/镜头，系统以传统的分步重复模式操作21，22。由于缺陷的光学影响不能因缩小而降低，所以与10X和5X的分步光刻机一样，1X掩模版必须是无缺陷的。

制作一个无缺陷的掩

模版必须使用一种保

护限制的膜（以后的章

节中介绍）。镜头提高

一个比传统的折射S/R

镜头更大的区域，另外

每次曝光允许复印不

止一个图形。当在

390～450nm波长内操作时系统获得1.0μm的工作分辨率、±0.25μm的覆盖精度和5。0μm的区域深度。如果在深UV中应用，它能提供0.5μm的分辨率。对准以自动局部对准技术完成。

3.图形套准

在此之前，我们强调了光刻图形的质量。同样在硅表面精确刻制图像也很重要。集成电路的制作通过一系列掩模版成像，连续的掩模版的图形彼此有空间关系这样，作为制作步骤的一部分，每层版都必须与前面的版对准。图18是一个例子，这里掩模层2上的器件特征包含于掩模层1,限制层1的边缘

永远不能碰到层2的边缘。为了这样的边缘重叠不会发生，层1和层2的边缘之间规定了最小的套准和覆盖公差。这个公差成了设计电路图形的一个指标。

套准公差的大小与三个因素有关，在确定公差值的时候这些因素必须一起考虑：1）硅片图形的边缘不能完全定位在原先电路布局中规定的位置。可能由于下列原因：a）掩模版上有典型的可测量的变化，虽然这样的变化对数学光刻机中应用的掩模版来说不明显。b）硅片上的光刻胶图形可能变化，是因为光刻胶的厚度、烘焙温度、曝光显影等参数的不一致。C）刻蚀加工的不一致性可以导致刻蚀图形的尺寸变化。2)硅衬底的掺杂在后来的工序中扩散，导致扩散层的图像可能与原先规定的不一致。3)第二层的图形与第一层图形在套准或对准上有不确定性，不能精确地对准两层图形可能由于好些因素，包括：a)掩模制作装置可以没有产生一系列精确覆盖的掩模。b)曝光时间的不一样可以导致掩模相对膨胀或收缩，所以即使是相当好的掩模也可以产生不了完美的对准。c)对准工具的对准能力有限。事实上，光刻对准能力，覆盖精度，机器与机器之间制造可重复性和线宽控制能力，通常都是一些限制特性。

为确

定两掩模层

之间的套准

公差的最大

值，每两边缘

的加工参数的变化引起边缘定位的分布。σp1和σp2,就象由于套准变化引起的边缘位置的分布σr （我们忽略由于横向扩散引起的边缘漂移）。假设σp1、σp2、σr 和正常分布的偶然变化无关，（看图18）估计层1和层2接触的可能性可以得到不同的套准公差值。保证两边缘接触的可能性只有0.1%尺寸的最大值T，由下式给出：27

T＝3[(σp1/2)2+(σp2/2)2+σr 2]1/2 (7)

在控制得很好的一条VLSI工艺线中，σp1、σp2的典型值是±0.15μm，与σr 有关的参数如上所述。

假定σr 的值是±0.15μm，根据公式7可以计算出允许的套准公差值是0.6μm。在每块掩模版上，有特殊的对准符号用以使一个掩模版与前面的掩模版对准。当对准符号对准了，掩模版上的其余部分也就对准了。起初是由人工调节对准，人在显微镜下比较图象的位置，调整掩模版的位置使之与硅片上的图形对准。降低特征尺寸，提高分步光刻机中每个硅片的对准次数，已成为发展投影对准仪的自动对准系统的动力。

图1925

表示一种

自动对准的原理。

对准掩模版包括两

种矩形模型，与每

个台阶成45°角制作在硅片上（图19

去除光刻胶的总结

Photoresists, developers, remover, adhesion promoters, etchants, and solvents ... Phone: +49 731 36080-409 www.microchemicals.eu e-Mail: sales@microchemicals.eu Dissolubility of Processed Photoresist Films Non cross-linked AZ ? and TI photoresists can be removed easily and residual-free from the substrate in many common strippers. If not, one or more of the following reasons decreasing the removableness of resist films have to be considered: From temperatures of approx. 150°C on (e. g. during a hardbake, dry etching, or coat-ing), positive photoresists cross-linking thermally activated. If applicable, the tempera-tures should be lowered. Cross-linking also takes place optically activated under deep-UV radiation (wavelengths < 250 nm) in combination with elevated temperatrues which occurs during evaporation or sputtering of coatings, or dry-etching. The desired crosslinking of negative resists is enhanced during any subsequent process steps with elevated temperatures, and the resist removal might become difficult. Material re-deposited on the resist structures during dry etching will also make it difficult to remove the resist film. Using Solvents as Remover Acetone is not well-suited as stripper for photoresists: The high vapour pressure of acetone causes a fast drying and thus re-deposition of stripped photoresist onto the substrate form-ing striations. If nevertheless acetone shall be used for this purpose, a subsequent rinse with isopropyl alcohol - immediately after the acetone step - is recommended in order to remove the resist-contaminated acetone residual-free. NMP (1-Methyl-2-pyrrolidon) is a powerful stripper due to its physical properties: NMP yields a low vapour pressure (no striation formation), strongly solves organic impurities as well as resists, keeps the removed resist in solution, and can be heated to 80°C due to its high boiling point. However , since NMP is classified as toxic and teratogenic, a recommended alternative ist ... DMSO (Dimethyl sulfoxide) has a performance as photoresist stripper comparable to the performance of NMP , and is a kind of “safer-solvent” substitute for NMP . We already have high-purity DMSO in our product range, please contact us for the specifications or/and a free sample! Alkaline Solutions as Remover If the alkaline stability of the substrate is high enough, aqueous alkaline solutions such as 2-3 % KOH or NaOH (= typical developer concentrates) can be used as remover . For highly cross-linked resists, higher concentrations or/and elevated temperatures might be required.It has to be considered that many metals (Al, Cu ...) are not sufficiently alkaline stable, and also crystalline silicon will be attacked at high pH-values and temperatures. AZ ? 100 Remover AZ ? 100 Remover is an amine-solvent mixture, and a ready-to-use standard remover for AZ ? and TI photoresists. In order to improve its performance, AZ ? 100 Remover can be heated to 60°C. Since AZ ? 100 Remover is strongly alkaline, aluminium containing substrates might be at-tacked as well as copper- or GaAs alloys/compounds. In this case, AZ ? 100 Remover should be used as concentrate, any dilution or contamination (even in traces!) of AZ ? 100 Remover with should be avoided.

无掩膜光刻图形的数据提取技术

无掩膜光刻图形的数据提取技术 信息技术产业的日益发展需要集成电路的不断进步，作为集成电路制作的主要方法，光刻技术也在不断地寻求突破。近年来，空间光调制器（SLM,Spatial Light Modulator）无掩膜光刻技术在微电子及相关领域的得到了广泛关注。空间光调制器无掩膜光刻作为数字投影光刻技术以SLM为图形发生器，可便捷、灵敏、并行、低成本和高速的产生曝光图形。因其在高分辨集成电路制作上的极大优势，SLM 无掩膜光刻技术已经成为国际光刻系统制造领域的重要研究内容，也有可能成为下一代微纳加工的一个重要技术。本论文以介绍SLM无掩膜光刻的原理为基础，分析了SLM无掩膜光刻系统的组成，重点研究了无掩膜光刻图形的数据提取技术，并设计了系统的数据提取软件。研究内容包括： 1.对光刻技术的发展进行简单的介绍，分析了几种无掩膜光刻技术，着重介绍SLM无掩膜光刻的成像原理和作为数字掩膜的数字微镜（DMD，Digital Micromirror Device）器件,并阐述无掩膜光刻机中数据提取的重要意义以及研究方向。 2.分析掩膜版图的几种常用格式和每种版图格式的具体参数，为数据提取奠定基础。 3.数据提取软件包括两部分，分别是对掩膜图形进行灰度调制和生成曝光所用的数据。掩膜图形的灰度调制分为三个步骤，首先对DXF格式的图形进行数据提取；再根据得到的数据通过软件生成与DXF格式的图形一样的矢量图；最后对再现的矢量图形运用栅格化法，生成灰度图形，实现图形的灰度调制。根据基于数字微镜的无掩膜光刻技术的原理和曝光方式的不同，对曝光图形进行晶圆分布和图形分割，生成曝光所用的图形数据。 关键词：SLM无掩膜光刻数据提取灰度调制

光学光刻掩膜版论文黄武 20114912

IC制备中光刻制版技术及原理 姓名：黄武20114912 班级：电子信息特色实验班指导老师：张玲 1制版概述 信息产业是国民经济的先导产业，微电子技术更是信息产业的核心。由1906年的电子管开始，到1956年硅台面晶体管问世，再到1960年世界第一块硅集成电路制作成功，此后集成电路的发展一发不可收拾，小规模集成电路（SSI）中规模集成电路(MSI)，大规模集成电路(LSI)，超大规模集成电路(VLSI)，甚大，巨大规模集成电路(ULSI,GLSI)。这几十年以来集成电路的发展趋势是尺寸越来越小，速度越来越快，电路规模越来越大，功能越来越强，衬底硅片尺寸越来越大。这些都是大规模与超大规模集成电路的小型化、高速、低成本、高效率生产等特点所带来的结果。集成电路在近年也已广泛应用于家用电器，汽车配件，航天航空，军事武器制导等等。为了达到集成电路的量产以减小成本，IC制版技术就显得十分重要了。 1.1制版的意义 制版就是制作光刻的掩膜版。平面管、集成电路和采用平面工艺的其他半导体器件，都要用光刻技术来进行定域扩扩散与沉积，以获得一定形状的二极管、三极管和一定数值的电感、电容。掩膜版在光刻过程中相当于印刷中的模板，它可以重复不断的协助我们将所需要的集成电路刻制出来。因此掩膜版是光刻制程中的一个基本工具。目前世界上的集成电路工业突飞猛进的发展，硅基CMOS 的特征线宽已达到0.18微米，并向着0.1微米和压0.1微米推进。随着设计线宽

的缩小，光刻技术也必须随之而发展，而光刻技术的发展需要高水平的掩膜版才能得以实现。此外集成电路管芯成品率与掩膜版的好坏有着直接的关系。一个成品合格管芯制备需要一套掩膜版的。若每块掩膜版上图形成品率为0.9 ，那么两块掩膜版就是有0.81，十块掩膜版就是0.35左右，集成电路管芯的成品率比图形成品率还低。可见光刻掩膜版的质量直接影响光刻影像的好坏，从而影响成品率。 1.2 掩膜版制作流程

光刻机和光掩膜版

十三章 光刻II 光刻机和光掩膜版 前几章讲述了光刻胶材料的性质和工艺技术。在这一章里，我们介绍如何将图形转移到硅片表面上，包括以下内容：a)将图形投影到硅片表面的装置（即光刻对准仪或光刻翻版机），由此使得所需图形区域的光刻胶曝光。 b)将图形转移到涂有光刻胶的硅片上的工具（即光掩模版和中间掩模版）。在介绍光刻机或掩模版之前，把用以设计和描述操作光刻机的光学原理简要地说明一下。它们是讲明光掩模板和中间掩模版的基础。 在讨论光学原理之前，有必要介绍一下微光刻硬件的关键。那就是把图形投影到硅表面的机器和掩模版的最重要的特征：a)分辨率、b)图形套准精度、c)尺寸控制、d)产出率。 通常，分辨律是指一个光学系统精确区分目标的能力。特别的，我们所说的微图形加工的最小分辨率是指最小线宽尺寸或机器能充分打印出的区域。然而，和光刻机的分辨率一样，最小尺寸也依赖于光刻胶和刻蚀的技术。关于分辨率的问题将在微光刻光学一章中更彻底的讲解，但要重点强调的是高分辨率通常是光刻机最重要的特性。 图形套准精度是衡量被印刷的图形能“匹配”前面印刷图形的一种尺度。由于微光刻应用的特征尺寸非常小，且各层都需正确匹配，所以需要配合紧密。

微光刻尺寸控制的要求是以高准度和高精度在完整硅片表面产生器件特征尺寸。为此，首先要在图形转移工具〔光刻掩模版〕上正确地再造出特征图形，然后再准确地在硅片表面印刷出〔翻印或刻蚀〕。 加工产率是重要但 不是最重要加工特征。例 如，如果一个器件只能在 低生产率但高分辨率的 光刻机制版，这样也许仍 然是经济的。不过，在大 部分生产应用中，加工和 机器的产率是很重要的， 也许是选择机器的重要因素之一。 1.微光刻光学 在大规模集成电路的制造中。光刻系统的分辨率是相当重要的，因为它是微器件尺寸的主要限制。在现代化投影光刻机中光学配件的质量是相当高的，所以图形的特征尺寸因衍射的影响而受限制，而不会是因为镜头的原因(它们被叫做衍射限制系统)。因为分辨率是由衍射限度而决定的，那就必须弄明白围绕衍射限度光学的几个概念，包括一致性、衍射、数值孔径、调频和许多重要调节转换性能。下几节的目的就是要简要和基本地介绍这些内容。参考资料1·2讲得更详细。 衍射·一致性·数值孔径和分辨率 图（1）：一束空间连续光线经过直的边缘时的光强 a)依据几何光学b)散射

光学光刻和EUV光刻中的掩膜与晶圆形貌效应

光学光刻和EUV光刻中的掩膜与晶圆形貌效应 半导体制造中微型化的进展使得光刻掩膜和晶圆上的几何图形不断增加。准确模拟这些图形产生的衍射要求运用精确的电磁场(EMF)模拟方法。这些方法是在给定的几何形状、材料参数和入射场(照明)条件下，用合适的数值方法解麦克斯韦方程组。 时域有限差分法(FDTD)将离散积分格式用于微分形式麦克斯韦方程。此方法非常灵活，易于适应各种不同的几何形状和入射场条件。这一方法的计算结果和精确度主要取决于依据每波长网格点数(GPW) 的空间离散化程度。计算时间和存储要求与模拟体中网格点总数是线性比例关系。很多情况下，为了得到某些现象的直观近场分布图和定性研究，15-25 GPW就足够了。光刻模拟的典型准确度要求多半需要100GPW以上。FDTD已被应用于解决先进光刻中的许多典型问题。 像波导法(WGM)和严格耦合波分析(RCWA)一样，模态法也是用切割模拟体、切片内电磁场和光学材料特性的Fourier展开式，以及它们之间Fourier系数的耦合解麦克斯韦方程。散射场是以产生的代数方程式的解获得的。WGM(及类似方法)的计算结果和准确度主要决定于Fourier展开式的阶数(WG阶)和切片数。计算时间和存储要求随WG阶的三次方增加。一般说来，对于求解具有矩形块结构几何形状(如垂直吸收侧壁)的2D问题(线条和隔离)，这些模态法是非常准确而有效的。这些方法缩微化能力差使其难以应用到更大的3D问题(如接触孔的半密矩阵)。已开发了特殊的分解方法解决这一问题。有效执行WGM目前已用于光学和EUV掩膜及晶圆形貌效应的高效模拟。 其它EMF模拟方法基于麦克斯韦方程的积分表达式。最近的论文证明，对于模拟形状复杂的掩膜几何图形的光衍射，有限元方法(FEM)和有限积分技术(FIT)具有极高的准确度。这使得这些方法对于标定其它方法和一些特殊场合的模拟非常有用。详细了解和精确模拟从光刻掩膜和晶圆上的(亚)波长尺寸特征图形产生的光衍射，对于开发和优化先进光刻工艺是不可或缺的。 掩膜形貌的影响 掩膜模型

推荐-芯硕激光直接成像系统 精品

Mercury2000P系列无掩膜光刻机 支持： 》第二代无掩膜光刻技术 》全局对准功能 》手动对准功能 》预对准功能 》对准补偿设定 》高精度图形套刻匹配 》全自动聚焦功能 》灰度补偿功能 》支持GDSII,CIF,DXF多种格式处理 产品介绍:

芯硕Mercury系列无掩膜直写光刻设备基于先进的第二代光刻直写技术，通过空间光调制器扫描技术实现直写光刻。 该系列产品主要应用于大规模集成电路150nm工艺节点以上掩膜版制作，亦可用于微纳加工、MEMS、LED、生物芯片等领域的直写光刻，在应用中省去了繁琐的掩膜加工步骤，相比单束直写具有效率高、技术先进、应用灵活等特点。该系列产品采用芯硕专利技术的大功率LD(波长405nm)光源，可达0.65um解析度和0.25um的套刻精度。 指标 : SEM效果图:

Neptune280封装基板激光直接成像系统 支持： 》涨缩模式选择： 1.无涨缩 2.固定涨缩 3.自动涨缩 4.固定分区间涨缩 5.分区域对位与设定涨缩 涨缩： 指PCB板的形变。 PCB尺寸涨缩的原因： （1）经纬方向差异造成几班尺寸变化；由于裁剪时未注意纤维方向，造成剪切应力残留在基板内，一旦释放，直接影响基板尺寸的收缩。 （2）基板中树脂未完全固化，导致尺寸变化 （3）多层板在层压前，存放的条件差，使薄基板或半固化片吸湿，造成尺寸稳定性差 （4）多层板经压合时，过度流胶造成玻璃布形变所致 》两面配合度自动对准 》自动记录生产讯息与参数设定；用于查询统计与追溯 》自动报错

》可指定添加标记与批号 》板子全面微形变时，图形因应调整功能 》系统自动定期校正 》联网远程问题点协助排除 》可联线成自动线 产品介绍: 芯硕LDI(Laser Direct Imaging) Neptune280系统，基于已经自主开发成熟的第二代光刻直写技术，通过空间光调制器扫描技术，实现多束激光直接成像，免除传统的底片制造，直接成像，在图像转移质量、生产周期和成本上，优于传统的工业，适用于先进封装基板黄光制程的激光直写成像系统，满足封装基板制造工艺中对精细化线宽和高精对准的要求。 指标: SEM效果:

声表面波滤波器应用泛曝光的双层胶剥离工艺的制作流程

本技术涉及电学及纳米加工技术领域，一种声表面波滤波器应用泛曝光的双层胶剥离工艺，包括如下步骤：步骤1、清洗工艺：压电材料的表面清洗：步骤2、涂胶工艺：字压电材料表面涂抹粘度为49CPS的第一层正性光刻胶；步骤3、泛曝光处理：紫外光泛曝光对整枚晶片进行全部无掩膜版无差别充分曝光，照射涂好正性光刻胶的压电材料，光刻胶曝光完全，光刻胶发生反应；步骤4、二次涂胶工艺：在第一层正性光刻胶表面涂抹粘度为14CPS的第二层正性光刻胶；步骤5、光刻工艺：紫外线透过光刻版透光区照射压电材料，第二层正性光刻胶接触到紫外线的区域发生反应；步骤6、显影工艺；步骤7、镀膜工艺：选择合适的镀膜设备蒸发镀膜；步骤8、剥离工艺。 权利要求书 1.一种声表面波滤波器应用泛曝光的双层胶剥离工艺，其特征在于：包括如下步骤： 步骤1、清洗工艺：压电材料的表面清洗： 步骤2、涂胶工艺：字压电材料表面涂抹粘度为49CPS的第一层正性光刻胶； 步骤3、泛曝光处理：紫外光泛曝光对整枚晶片进行全部无掩膜版无差别充分曝光，照射涂

好正性光刻胶的压电材料，光刻胶曝光完全，光刻胶发生反应； 步骤4、二次涂胶工艺：在第一层正性光刻胶表面涂抹粘度为14CPS的第二层正性光刻胶； 步骤5、光刻工艺：紫外线透过光刻版透光区照射压电材料，第二层正性光刻胶接触到紫外线的区域发生反应； 步骤6、显影工艺：第二层正性光刻胶接触紫外线区域显影掉，未接触区域不反应，下方第一层正性光刻胶因已全部泛曝光，显影后开口大小明显大于上方第二层正性光刻胶，且下方存在侧向显影，形成类似传统双层胶的类“倒梯形”的结构形式； 步骤7、镀膜工艺：选择合适的镀膜设备蒸发镀膜；步骤8、剥离工艺：将镀膜后的半成品浸泡酒精，20-30分钟即可剥离出平滑的金属指条。 2.根据权利要求1所述的声表面波滤波器应用泛曝光的双层胶剥离工艺，其特征在于：在步骤2中，以转速5000转/分旋涂第一层正性光刻胶。 3.根据权利要求1所述的声表面波滤波器应用泛曝光的双层胶剥离工艺，其特征在于：在步骤4中，以转速3000转/分旋涂第二层正性光刻胶。 4.根据权利要求1所述的声表面波滤波器应用泛曝光的双层胶剥离工艺，其特征在于：所述步骤2中，第一层正性光刻胶厚22000埃。 5.根据权利要求1所述的声表面波滤波器应用泛曝光的双层胶剥离工艺，其特征在于：所述步骤4中，第二层正性光刻胶厚15000埃。 6.根据权利要求1所述的声表面波滤波器应用泛曝光的双层胶剥离工艺，其特征在于：在步骤7中，镀膜厚度小于第一层正性光刻胶厚的一半。

无掩模光刻降低成本的下一代光刻技术

无掩模光刻:降低成本的下一代光刻技术 据国际市场调研公司VLSI报道，尽管浸入式光刻技术似乎为全球半导体工艺路线图又打开了一扇明亮的窗，但是昂贵的价格，又让人望而生畏。据估计一台浸入式光刻机的价格在0.2～0.3亿美元以上，而一架波音737的飞机价格也仅为0.23亿美元。因此一个显而易见的问题，有多少客户能买得起。除了昂贵的价格之外，如果真要建一个能满足下一代技术45 nm/Φ300 mm芯片厂，估计要投资30-35亿美元。 其实，不仅浸入式光刻具有成本高的缺点，如今，随着器件特征尺寸的继续缩小，器件的开发成本都越来越高，已经到了阻碍新品继续开发的地步。 尤其在进入纳米尺度之后，采用光刻掩模已成为各种光刻技术方法中一项可决定其应用前景的关键技术，但同时，掩模成本在整个光刻成本中可占份额也不断攀升。掩模的价格，也是呈直线上升态势，平均的价格如180nm的掩模，每套为26万美元，130 nm为87万美元，90 nm为150万美元，65nm为300 万美元，45 nm为600万美元。 下表给出光刻尺寸在100 nm 以下各种光刻掩模成本的比较，由于掩模版价格日益高涨，全球掩模版厂商竞争更加激烈，2004年整个掩模行业艰难前行。2004年10月同本凸版印刷（Toppan Printing）同意收购美围杜邦光掩模（Dupont photomasker），收购价近65亿美元。 表：光刻尺寸≤100nm的各种光刻掩模成本

(来源：“无掩模光刻技术的前景”，电子工业专用设备，2005（8）1-3) 因此，开发无掩模的电子束直接在硅片上的光刻技术成为潮流。全球业界已经进行了至少10年以上的努力，但成效甚微。一个主要原因，速度太慢，不能适用于工业化量产。2005年1月国际半导体联盟International Sematech 主办全球无掩模大会（Maskless Meeting），会上光刻专家讨论了无掩模光刻技术的前景，推出了众多的无掩模光刻工具。无掩模光刻工具是基于电子束光刻技术，关键是要解决电子束光刻技术生产效率低下的缺点。 目前业界对无掩模光刻技术的普遍看法是：它是降低光掩模不断飞升的一个潜在解决方案，是一种有前途的光刻候选技术。但是近期它可能只是一个细分的光刻技术，不能替代主流的光刻技术，如浸入式光刻和EUVL（极紫外光刻）。 无掩模光刻技术生产公司和设备情况 IMS nanofabrication 在全球无掩模光刻年会上，奥地利的IMS nanofabrication公司透露了一项用400万电子束可在现场进行可编程掩模的无掩模光刻装置，将来可进行45 nm及以下器件的制造。 在年会上，IMS提交了取名为PLM-2的多电子束无掩模光刻技术的论文，2003年2月IMS及Leica曾首次披露过此项技术。IMS表示，新的设备是由Leica及IMS多年来在多电子束方面的共同研发基础上有了新的突破。 此次新的设备是基于Leica名为SB350DW直接写入电子束曝光装置的平台，与以前单电子束的SB350DW不同的是，新装置采用了在单柱体内可以提供

光刻机操作手册

前准备 1. 更换手套 2. 记录表上签字 电源启动 1. 开启总电源，气体，真空。打开N2气。 2. 打开曝光照射器（CIC1200） 打开持续光强控制器（CIC）. 显示软件启动 CIC执行自我校准检验，显示ready 按下CP（恒定电源）键，显示wait，接着按下Start。 3. 启动设备 顺时针打开前控制面板POWER SWITCH ELECTRONIC 到ON位置，设备初始化。屏幕显示信息：“Ready for Start – press LOAD Button MA6-[M] V 4.000 22.07.02 SW:P” 点击闪烁的LOAD 按键， “Watch out machine is starting!” 软件装载，设备初始化，准备操作： “Ready for Load” 第一次光刻模式 第一次不用对准，通过EXPOSURE按键开始。 1. 设置参数： 选择曝光模式：SELECT PROGRAM按键 切换menu，通过重新按下SELECT PROGRAM按键确定你的曝光模式。 编辑参数：EDIT PARAMETER 按键 按下EDIT PARAMETER 按键，编辑参数。 改变所有必要的数值，通过重按EDIT PARAMETER按键确认。 保存设置：EDIT PROGRAM 按键 此功能可以为以后保存参数设置。用X-ARROW按键切换到“SAVE Pgm.”用Y-ARROW选择程序号码。先前保存的程序会被覆盖，点击EDIT PROGRAM按键，保存设置。 2.装载掩膜板 开始掩膜板装载程序：CHANGE MASK按键 拿出掩膜架，翻转180°放在托盘上。如果有装载着掩膜板，按下ENTER，切换到真空关闭，缩回机械夹具，取下掩膜板。 装载掩膜板，确保在适当位置：ENTER按键 把掩膜板放在掩膜板架上，顶住定位销。通过按下ENTER键切换到真空ON。 把掩膜架滑进设备并且固定：CHANGE MASK按键 翻转掩膜架180°，放进设备中，通过按下CHANGE MASK键锁上掩膜架，一面滑动。 3. 装载晶圆 首先拉出传输滑块，装载晶圆：EXPOSURE按键 完全拉出传输滑块，依据定位销放置晶圆基片。按下ENTER确认，此时晶圆被真空吸住。 推进滑块：ENTER按键

新世纪光刻技术及光刻设备的发展趋势

综 述 新世纪光刻技术及光刻设备的发展趋势 苏雪莲 (中国华晶电子集团公司 技术支援中心,江苏 无锡 214061) 摘 要: 本文主要阐述了光刻技术的发展极限及193nm 、157nm 光学光刻技术和电子束投影光刻(SCALPEL)、X-射线光刻(XRL)离子投影光刻(IPL)等技术的发展趋势。并详细介绍了国际著名品牌的光刻机以及即将推出的新一代光刻机。对国内光刻设备的发展现状作了简要概述。关键词: 光学光刻;微电子技术;专用设备;极限 中图分类号:T305.7 文献标识码:A 文章编号:1008-0147(2001)02-08-10 Trend of Photolithography Technology and Its Equipment in 21st Century SU Xue -lian (Technical Suppo rt Center ,China Huajing Electronics Group Corporation,Wuxi Jiangsu 214061,China)Abstract: The limitation of photolithography tec hnology and the trend of 193nm,157nm photolithography technology,SCALPEL,x -ray photolithography,and I PL are analyzed in the article.The international brand -named photolithography equipmemt and the ready -to -ship new generation of photolithography equipment are also introduced,and the current status of domestic photolithography equipmemt is briefly mentioned.Keywords: Photolithography;Microelectronic technology;Specific equipment;Limitation 1 前言 当前世界半导体技术始终按照摩尔定律,以快速发展的势头奔向21世纪。到2000年0118L m 工艺,<300 硅片的技术将完全进入规模化大生产阶段。到2010年,高性能微处理器的特征尺寸将达到0105L m 、10GHz 时钟周期和集成10亿个晶体管的集成度。随着高集成度、超高速、超高频集成电路及器件的研制开发,器件的特征尺寸越来越细,加工尺寸进入深亚微米、百纳米以至纳米级。作为微电子技术微细加工的关键技术(光刻技术),是人类 迄今所能达到的精度最高的加工技术。集成电路的 更新换代有赖于光刻技术的发展,对每一代集成电路技术都要研究开发一代特定的光刻技术。探究下一代光刻技术是什么,是当前工作的重点之一。由于短波长光源(如远紫外i 线,深紫外KrF 、ArF 、F 2准分子激光光源等)的开发和应用进一步挖掘了传统光学光刻系统的潜力,在近年来亚微米及深亚微米领域立下了汗马功劳,然而,也达到了光学光刻技术的极限。取代它的新一代光刻技术有:电子束直写技术(EB Lithography,Direct Writing ):电子束投影曝光技术(EB Stepper,SCALPEL);极紫外反射投影曝光技术(E UV,波长在11~14nm 的高能 收稿日期:2000-12-28 第29卷第2期 Vol 129,No 12 微 电 子 技 术MICROELECTRONIC TEC HNOLOGY 总第138期2001年4月

掩模和光刻

掩模和光刻 光刻工艺是半导体制造中最为重要的工艺步骤之一。主要作用是将掩膜板上的图形复制到硅片上，为下一步进行刻蚀或者离子注入工序做好准备。光刻的成本约为整个硅片制造工艺的1/3，耗费时间约占整个硅片工艺的40～60%。 光刻机是生产线上最贵的机台，5～15百万美元/台。主要是贵在成像系统（由15～20个直径为200～300mm的透镜组成）和定位系统（定位精度小于10nm）。其折旧速度非常快，大约3～9万人民币/天，所以也称之为印钞机。光刻部分的主要机台包括两部分：轨道机（Tracker），用于涂胶显影；扫描曝光机（Scanning ) 光刻工艺的要求：光刻工具具有高的分辨率；光刻胶具有高的光学敏感性；准确地对准；大尺寸硅片的制造；低的缺陷密度。 光刻工艺过程 一般的光刻工艺要经历硅片表面清洗烘干、涂底、旋涂光刻胶、软烘、对准曝光、后烘、显影、硬烘、刻蚀、检测等工序。 1、硅片清洗烘干（Cleaning and Pre-Baking） 方法：湿法清洗＋去离子水冲洗＋脱水烘焙（热板150～2500C,1～2分钟，氮气保护） 目的：a、除去表面的污染物（颗粒、有机物、工艺残余、可动离子）；b、除去水蒸气，是基底表面由亲水性变为憎水性，增强表面的黏附性（对光刻胶或者是HMDS-〉六甲基二硅胺烷）。 2、涂底（Priming) 方法：a、气相成底膜的热板涂底。HMDS蒸气淀积，200～2500C,30秒钟；优点：涂底均匀、避免颗粒污染； b、旋转涂底。缺点：颗粒污染、涂底不均匀、HMDS用量大。 目的：使表面具有疏水性，增强基底表面与光刻胶的黏附性。 3、旋转涂胶（Spin-on PR Coating） 方法：a、静态涂胶（Static）。硅片静止时，滴胶、加速旋转、甩胶、挥发溶剂（原光刻胶的溶剂约占65～85%,旋涂后约占10～20%）； b、动态（Dynamic）。低速旋转（500rpm_rotation per minute）、滴胶、加速旋转（3000rpm）、甩胶、挥发溶剂。 决定光刻胶涂胶厚度的关键参数：光刻胶的黏度（Viscosity），黏度越低，光刻胶的厚度越薄；旋转速度，速度越快，厚度越薄； 影响光刻胶厚度均运性的参数：旋转加速度，加速越快越均匀；与旋转加速的时间点有关。 一般旋涂光刻胶的厚度与曝光的光源波长有关（因为不同级别的曝光波长对应不同的光刻胶种类和分辨率）： I-line最厚，约0.7～3μm；KrF的厚度约0.4～0.9μm；ArF的厚度约0.2～0.5μm。 4、软烘（Soft Baking） 方法：真空热板，85～120℃,30～60秒； 目的：除去溶剂（4～7%）；增强黏附性；释放光刻胶膜内的应力；防止光刻胶玷污设备； 边缘光刻胶的去除（EBR，Edge Bead Removal）。光刻胶涂覆后，在硅片边缘的正反两面都会有光刻胶的堆积。边缘的光刻胶一般涂布不均匀，不能得到很好的图形，而且容易发生剥离（Peeling）而影响其它部分的图形。所以需要去除。 方法：a、化学的方法（Chemical EBR）。软烘后，用PGMEA或EGMEA去边溶剂，喷出少量在正反面边缘出，并小心控制不要到达光刻胶有效区域；b、光学方法（Optical EBR）。即硅片边缘曝光（WEE，Wafer Edge Exposure）。在完成图形的曝光后，用激光曝光硅片边缘，然后在显影或特殊溶剂中溶解5、对准并曝光（Alignment and Exposure）

光刻掩模板

竭诚为您提供优质文档/双击可除 光刻掩模板 篇一：蚀刻制作掩模板蒸镀罩的工艺 昂立信生产的掩膜板，蒸镀罩以不锈钢材质为主，厚度从0.03mm到1.0mm。是目前高端腐蚀加工的产品之一。是目前物理试验以及玻璃触摸屏真空镀的主要部件。也也于蒸镀产品之用。 平整均匀无毛剌，平面度保持在0.02以下是掩膜板的特点之一。针对掩膜板产品，卓力达配备样品制作小组，在2-3个工作日内完，我司以强大的技术力量（高级研发工程师8人，工程师16人，技术员20人）和先进的生产设备（进口蚀刻机）来保证准时的交货期限。 安全，美观，环保的捆包方式，24小时不间断发货，如需快递可在48小时内到达，于我司合作的快递公司为国内知名品牌顺丰快递。 客户对我司腐蚀产品提出质量异议，公司会在接到客户提出异议后12小时内作出处理意见，若需现场解决，将会派出专业技术人员及品质人员，并做到质量问题不解决服务人员不撤离，对每次客户反馈的掩膜板质量问题及处理结果

我司将予以存档。所有的产品在出货前均会经过生产巡检、品质检测、发货抽检相关人员的三次质检，确保发货到您手里的产品是合格产品 掩膜版用来干什么的？ Reticle也称为mask，翻译做光掩模板或者光罩，曝光过程中的原始图形的载体，通过曝光过程，这些图形的信息将被传递到芯片上。制造芯片时用 掩膜板属于光刻技术的范畴吗，掩膜版（光刻版）应用的是光刻技术。 篇二：光刻实验报告 光刻实验 一．实验目的 了解光刻在样品制备工艺中的作用，熟悉光刻工艺的步骤和操作。 二．实验原理 光刻是一种复印图象与化学腐蚀相结合的综合性技术，它先采用照像复印的方法，将光刻掩模板上的图形精确地复制在涂有光致抗蚀剂的sio2层或金属蒸发层上，在适当波长光的照射下，光致抗证剂发生变化，从而提高了强度，不溶于某些有机溶剂中，未受光照射的部分光致抗蚀剂不发生变化，很容易被某些有机溶剂（如显影液）溶解。然后利用光致抗蚀剂的保护作用，对sio2层或金属蒸发层进行选择

微加工中心实验室收费规定

微加工中心实验室收费规定 （2015年第3版） Q/NNLM JG1-G006 1.为了维持微加工中心设施、仪器设备正常运行，更好地服务于科研工作，特制定本收费暂行规定。 2.微加工中心收费内容包括： 2.1 部分大型仪器设备操作培训； 2.2 超净间使用费； 2.3 用户自行操作设备进行工艺和测试的项目的机时费和耗材费； 2.4 经审核接受的全委托加工类项目； 2.5 放置在微加工实验室超净间内，用户自己采购、使用、运行管理的设备仪器的放置费。 3.经微加工中心审核并接受的全委托加工类项目费用包括： 3.1 实际机时费； 3.2 耗材费； 3.3 超净间使用费以及人工费用等部分； 3.4 由工作人员按收费标准预估费用后通知用户并通知用户；实验完成后根据实际消耗出具结算清单，双方签字确认费用； 3.5 全委托类加工项目按实验室对校外收费标准收费。 4.微加工中心鼓励用户经过培训、通过考核后自行操作仪器设备进行实验。 5.微加工中心收费以申请注册时付费人为计算单元进行收费；微加工中心用户设备仪器使用计费的方式为按机时计费。 6.微加工中心收费方法： 6.1 付费人与微加工实验室签字确认需要使用的仪器和需要进入实验室人员名单；

6.2 微加工实验室每年向付费人提供其所属人员设备和仪器使用机时清单、超净间使用费、培训费、耗材费和仪器设备放置费等费用结算清单； 6.3 付费人根据机时清单和费用结算清单按时支付各项费用； 6.4 微加工实验室通常每年在11月向付费人提供结算清单。 6.5 付费人可以选择“预支”和“年度结算”两种付费方式。 6.5.1 对于选择“预支”费用的付费人，按费用结算清单从预付费中扣除，并为付费人提供费用明细； 6.5.2 对于选择“年度结算”费用的付费人，工作人员每年向付费人提供费用结算单，付费人按费用结算单支付费用。 7.微加工中心综合培训收费标准： （1）综合培训内容：超净间的总体布局、使用方法、超净间的管理规定、行为规范，安全知识和设备网上预约等，含超净间参观讲解，包括综合培训考核等内容。 （2）综合培训收费标准：免费。 8.微加工中心仪器设备操作培训费： 8.1 工艺技术培训内容：工艺原理、技术及常见问题和处理方法； 8.2 仪器设备操作培训内容：设备基本原理、设备结构特点、设备操作规程和注意事项、基本工艺、上机实习和独立操作设备考核等； 8.3 收取培训费用的仪器设备包括：SF100无掩膜光刻机、MJB4紫外光刻机、ULVAC等离子体刻蚀机、国产离子束刻蚀机、PVA Tepla等离子体清洗机、快速退火炉、Lakeshore 探针台、Oxford P80等离子体化学气相沉积设备、PVD75电子束蒸发设备、PVD75磁控溅射设备和苏州圆芯反应离子溅射设备等； 8.4 免收培训费用的测试类设备仪器包括膜厚仪、台阶仪、锲焊机和显微镜等；