光刻技術(shù)課件

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第10章光刻技術(shù)

影響光刻的主要因素為掩膜版、光刻膠和光刻機。掩膜版由透光的襯底材料（石英玻璃）和不透光金屬吸收玻璃（主要是金屬鉻）組成。通常還有一層保護膜。光刻膠又稱為光致抗蝕劑，是由光敏化合物、基體樹脂和有機溶劑等混合而成的膠狀液體。光刻膠受到特定波長光線的作用時化學結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，使光刻膠在特定溶液中的溶解特性改變。正膠和反膠光刻機是曝光工具，是光刻工程的核心部分，其造價昂貴，可稱世界上最精密的儀器。1第10章光刻技術(shù)影響光刻的主要因素為掩膜版、光刻膠2

10.1

光刻掩模版的制造10.2

光刻膠10.3

光學分辨率增強技術(shù)10.4

紫外光曝光技術(shù)10.5

其它曝光技術(shù)10.6

光刻設備210.1光刻掩模版的制造3

10.1光刻掩模版的制造掩模版就是將設計好的特定幾何圖形通過一定的方法以一定的間距和布局做在基版上，供光刻工藝中重復使用。制造商將設計工程師交付的標準制版數(shù)據(jù)傳送給一個稱作圖形發(fā)生器的設備，圖形發(fā)生器會根據(jù)該數(shù)據(jù)完成圖形的產(chǎn)生和重復，并將版圖數(shù)據(jù)分層轉(zhuǎn)移到各層光刻掩模版（為涂有感光材料的優(yōu)質(zhì)玻璃板）上，這就是制版。

310.1光刻掩模版的制造掩模版就是將設計好的特定4掩模版使用低膨脹系數(shù)的熔融石英上淀積金屬鉻（1000埃）制成。通過電子束直寫，將設計圖轉(zhuǎn)化為掩模版圖形。特征尺寸減小，要求保護掩模版避免掉鉻、擦傷、顆粒污染和靜電放電損傷。4掩模版使用低膨脹系數(shù)的熔融石英上淀積金屬鉻（1000埃）制5

光刻版5光刻版667

(A)電路圖；(B)版圖(A)(B)7(A)電路圖；(B)版圖(A)(B)8

10.1.1制版工藝簡介

掩模版的制作流程810.1.1制版工藝簡介掩模版的制作流程9

10.1.1制版工藝簡介

硅平面晶體管或基層電路掩膜版的直走，一般來講要經(jīng)過原圖繪制（版圖繪制和刻分層圖）、初縮、精縮兼分布重復、復印陰版和復印陽版等幾部。在實際制作中，掩膜版制作人員根據(jù)圖形產(chǎn)生的數(shù)據(jù)，再加上不同的應用需求及規(guī)格，會選用不同的制作流程。910.1.1制版工藝簡介硅平面晶體管或基層電路1010.1.1制版工藝簡介

一般集成電路的制版工藝流程示意圖1010.1.1制版工藝簡介一般集成電路的制版工藝11

10.1.1制版工藝簡介

版圖繪制：在版圖設計完成后，一般將其放大100-1000倍，在坐標紙上畫出版圖總圖?？谭謱訄D：生成過程中需要幾次光刻版，總圖上就含有幾個層次的圖形。為了分層制出各次光刻版，首先分別在表面貼有紅色膜的透明聚酯塑料膠片（紅膜）的紅色薄膜層上刻出各個層次的圖形，揭掉不要的部分，形成紅膜表示的各層次圖形。刻紅膜1110.1.1制版工藝簡介版圖繪制：在版圖設計12

10.1.1制版工藝簡介

初縮：對紅膜圖形進行第一次縮小，得到大小為最后圖形十倍的各層初縮版。緊縮兼分布重復：一個大圓片上包含有成千上萬個管芯，所用的光刻版上當然就應當重復排列有成千上萬個相同的圖形。第一是將初縮版的圖形進一步縮小為最后的實際大小，并同時進行分布重復；第二是得到可用于光刻的正式掩膜版。直接由精縮兼分布重復得到的稱為模板。1210.1.1制版工藝簡介初縮：對紅膜圖形進行13

10.1.1制版工藝簡介

復印：在集成電路生產(chǎn)的光刻過程中，掩膜版會受磨損產(chǎn)生傷痕。使用一定次數(shù)后需要換用新掩膜版。因此得到目版后要采用復印技術(shù)復制多塊工作掩膜版工光刻用。1310.1.1制版工藝簡介復?。涸诩呻娐飞a(chǎn)14

10.1.2

掩模板的基本構(gòu)造及質(zhì)量要求

掩模版的基本構(gòu)造14

10.1.2掩模板的基本構(gòu)造及質(zhì)量要求

掩模版的基15

10.1.2

掩模板的基本構(gòu)造及質(zhì)量要求

玻璃基片，一般具有低熱膨脹系數(shù)、低含鈉含量、高化學穩(wěn)定性及高光穿透性等特質(zhì)；掩膜版之所以可以作為圖形轉(zhuǎn)移的模板，關(guān)鍵就在于有無鉻膜的存在，有鉻膜的地方，光線不能穿越，反之，則光可透過石英玻璃而照射在涂有光刻膠的晶片上，晶片再經(jīng)過顯影，產(chǎn)生不同的圖形。15

10.1.2掩模板的基本構(gòu)造及質(zhì)量要求

玻璃基片，16

掩模版上的缺陷一般來自兩個方面：一是掩模版圖形本身的缺陷，大致包括針孔、黑點、黑區(qū)突出、白區(qū)突出、邊緣不均及刮傷等，此部分皆為制作過程中所出現(xiàn)的，目前是利用目檢或機器原形比對等方式來篩選；二是指附著在掩模版上的外來物，為解決此問題，通常在掩模版上裝一層保護膜。掩模版保護膜功能示意圖16掩模版上的缺陷一般來自兩個方面：掩模版保護膜功能示意圖17

10.1.2

掩模板的基本構(gòu)造及質(zhì)量要求

光刻工藝對掩模版的質(zhì)量要求歸納有如下幾點：①每一個微小圖形尺寸精確無畸變。②圖形邊緣清晰、銳利，無毛刺，過渡區(qū)要小。③整套掩模中的各塊掩模能很好地套準。④圖形與襯底要有足夠的反差，透明區(qū)無灰霧。⑤掩模應盡可能做到無缺陷。⑥版面平整、光潔、結(jié)實耐用。17

10.1.2掩模板的基本構(gòu)造及質(zhì)量要求

光刻工藝對掩18

10.1.3鉻版的制備技術(shù)

鉻版工藝的特點如下:①由于金屬鉻膜與相應的玻璃襯底有很強的粘附性能；質(zhì)地堅硬。所以耐磨、壽命長。②圖形失真小，分辨率極高。③鉻膜的光學密度大，搭配透明襯底，反差極好。④金屬鉻在空氣中十分穩(wěn)定。鉻膜版制備有兩個部分的內(nèi)容：蒸發(fā)蒸鍍與光刻技術(shù)18

10.1.3鉻版的制備技術(shù)

鉻版工藝的特19

10.1.3鉻版的制備技術(shù)

空白鉻版制作工藝流程19

10.1.3鉻版的制備技術(shù)

空白鉻20

1、玻璃基板的選擇與制備（1）基板玻璃的選擇為保證版的質(zhì)量，玻璃襯底必須滿足如下要求：①熱膨脹系數(shù)：要求越小越好，對于白玻璃，要求≤9.3×10-6K-1；對于硼硅玻璃，要求≤4.5×10-6K-1；對于石英玻璃，要求≤0.5×10-6K-1。②透射率：在360nm以上的波長范圍內(nèi)，透射率在90%以上。③化學穩(wěn)定性：掩模版在使用和儲存過程中，很難絕對避免與酸、堿、水和其它氣氛接觸。它們對玻璃都有不同程度的溶解力。④選擇方法：表面光澤，無突起點、凹陷、劃痕和氣泡，版面平整。厚度適中、均勻。對于接觸式曝光，為能承受接觸復印壓力，厚度應在3mm以上。201、玻璃基板的選擇與制備（1）基板玻璃的選擇21

（2）玻璃基板的制備挑選好的制版玻璃，通過切割、銑邊、例棱、倒角、粗磨、精磨、厚度分類、粗拋、精拋、超聲清洗、檢驗、平坦度分類等工序后，制成待用的襯底玻璃。2、鉻膜的蒸發(fā)

鉻版通常采用純度99%以上的鉻粉作為蒸發(fā)源，把其裝在加熱用的鉬舟內(nèi)進行蒸發(fā)。蒸發(fā)前應把真空度抽至10-3mmHg以上，被蒸發(fā)的玻璃需加熱。其它如預熱等步驟與蒸鋁工藝相似。

21（2）玻璃基板的制備2、鉻膜的蒸發(fā)鉻版223、蒸發(fā)后對鉻膜的質(zhì)量檢查從真空室中取出蒸好的鉻版，用丙酮棉球擦洗表面，然后放在白熾燈前觀察。檢查鉻層有否針孔，厚度是否均勻，厚薄是否適當。如果鉻膜太厚，腐蝕時容易鉆蝕，影響光刻質(zhì)量。太薄則反差不夠高。鉻膜的厚度可用透過鉻版觀察白熾燈絲亮度的方法，根據(jù)經(jīng)驗判斷；精確的厚度必須用測厚儀測量。鉻膜質(zhì)量不好的常見毛病是針孔，產(chǎn)生原因主要是玻璃基片的清潔度不夠好，有水汽吸附，鉻粉不純，表面存在塵埃等。223、蒸發(fā)后對鉻膜的質(zhì)量檢查23

10.1.3鉻版的制備技術(shù)

4、鉻膜質(zhì)量（1）膜厚（2）均勻性（3）針孔（4）牢固度23

10.1.3鉻版的制備技術(shù)

4、鉻膜質(zhì)24

10.1.4彩色版制備技術(shù)

彩色版是一種采用新型的透明或半透明掩模，因有顏色，即俗稱彩色版，它可克服超微粒干版缺陷多，耐磨性差及鉻版針孔多、易反光、不易對準等缺點。彩色版的最主要特點是對曝光光源波長不透明，而對于觀察光源波長透明。彩色版種類很多，有氧化鐵版、硅版、氧化鉻版、氧化亞銅版等，目前應用較廣的是氧化鐵彩色版。氧化鐵具備作為選擇透明掩模材料的所有要求的最佳的化學和物理特性。據(jù)報道，在紫外區(qū)（300~400nm）的透射率小于1%，在可見光區(qū)（400~800nm）透射率大于30%。

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10.1.4彩色版制備技術(shù)

彩色版是一種采用25

氧化鐵版在使用上還有以下優(yōu)點：①在觀察光源波長下是透明的，而在曝光光源波長下是不透明的。②反射率較低的。③克服光暈效應。④結(jié)構(gòu)致密且無定形，針孔少。⑤與玻璃粘附性好、比較耐磨。⑥復印腐蝕特性比較好。25氧化鐵版在使用上還有以下優(yōu)點：26

10.1.5光刻制版面臨的挑戰(zhàn)

1、傳統(tǒng)光學光刻及制版技術(shù)面臨的挑戰(zhàn)2、掩模制造設備面臨的挑戰(zhàn)3、越來越重要的DFM（DesignforManufacturing）4、掩模版檢測技術(shù)的發(fā)展趨勢26

10.1.5光刻制版面臨的挑戰(zhàn)

1、傳統(tǒng)光學光272728282910.2光刻膠（PR-光阻）光刻時接受圖像的介質(zhì)稱為光刻膠。以光刻膠構(gòu)成的圖形作為掩膜對薄膜進行腐蝕，圖形就轉(zhuǎn)移到晶片表面的薄膜上了，所以也將光刻膠稱為光致抗蝕劑。光刻膠在特定波長的光線下曝光，其結(jié)構(gòu)發(fā)生變化。如果膠的曝光區(qū)在顯影中除去，稱為正膠；反之為負膠。2910.2光刻膠（PR-光阻）光刻時接受圖像的介質(zhì)30使用光刻膠的目的：將掩膜版圖案轉(zhuǎn)移到硅片表面頂層的光刻膠中；在后續(xù)工藝中，保護下面的材料；隨著尺寸的越來越小，需要注意和改進的幾個點：更好的圖形清晰度、黏附性、均勻性、增加工藝容度。30使用光刻膠的目的：31

10.2光刻膠聚合物材料：聚合物在廣德照射下不發(fā)生化學反應，其主要作用是保證光刻膠薄膜的附著性和抗腐蝕性；使膠具有一定的粘度，能均勻涂覆；感光材料：感光材料一般為復合物（簡稱PAC或感光劑）。感光劑在受光輻照之后會發(fā)生化學反應。正膠的感光劑在未曝光區(qū)域起抑制作用，可以減慢光刻膠在顯影液中的溶解速度。在正性光刻膠暴露于光線時有化學反應，是抑制劑變成感光劑，從而增強了膠的溶解速度。溶劑：它的作用是可以控制光刻膠機械性能，使其在被涂到硅片表面之前保持液態(tài)。1、組成3110.2光刻膠聚合物材料：聚合物在廣德照射32按曝光區(qū)在顯影中被去除或保留來劃分：正（性）膠負（性）膠按其用途劃分：光學光刻膠電子抗蝕劑X-射線抗蝕劑2、分類32按曝光區(qū)在顯影中被去除或保留來劃分：2、分類3310.2.1光刻膠的特征量響應波長靈敏度，又稱光敏度，指最小曝光劑量E0

抗蝕性，指耐酸、堿能力黏滯性，指流動特性的定量指標

黏附性

，指與硅、二氧化硅表面結(jié)合力的大小光刻膠的膨脹

微粒數(shù)量和金屬含量

儲存壽命

3310.2.1光刻膠的特征量響應波長34

10.2.2光學光刻膠響應波長在紫光和近、中、遠紫外線的光刻膠稱為光學光刻膠。其中紫光和近紫外線正、負膠有多種，用途非常廣泛。3410.2.2光學光刻膠響應波長在紫光和近、中35

1、正膠目前用得最多的膠，曝光后，窗口處的膠膜被顯影液除去。當前常用正膠為DQN，組成為光敏劑重氮醌(DQ)，堿溶性的酚醛樹脂(N)，和溶劑二甲苯等。響應波長330-430nm膠膜厚1-3μm，顯影液是氫氧化鈉等堿性物質(zhì)。351、正膠目前用得最多的膠，曝光后，窗口處的膠膜被顯影液36

1、正膠正膠IC主導361、正膠正膠IC主導37

DQN顯影原理曝光的重氮醌退化，易溶于顯影液，未曝光的重氮醌和樹脂構(gòu)成的膠膜難溶于堿性顯影液。光刻膠曝光、水解和顯影過程中的化學反應方程37DQN顯影原理曝光的重氮醌退化，易溶于顯影液，未曝光的382、負膠最早用的光刻膠。曝光后，窗口處的膠膜保留，未曝光的膠膜被顯影液除去，圖形發(fā)生反轉(zhuǎn)。負膠多由長鏈高分子有機物組成。如由順聚異戊二烯和對輻照敏感的交聯(lián)劑，以及溶劑組成得負膠，響應波長330-430nm，膠膜厚度0.3-1μm，顯影液二甲苯等。382、負膠最早用的光刻膠。曝光后，窗口處的膠膜保留，未曝光392、負膠負膠392、負膠負膠40

順聚異戊二烯負膠顯影原理曝光的順聚異戊二烯在交聯(lián)劑作用下交聯(lián)，成為體型高分子，并固化，不再溶于有機溶劑構(gòu)成的顯影液，而未曝光的長鏈高分子溶于顯影液，顯影時被去掉。順聚異戊二烯+交聯(lián)劑hv固化為體型分子40順聚異戊二烯負膠顯影原理曝光的順聚異戊二烯在交聯(lián)劑作用41

3正、負膠比較正膠，顯影容易，圖形邊緣齊，無溶漲現(xiàn)象，光刻的分辨率高，去膠也較容易。負膠顯影后保留區(qū)的膠膜是交聯(lián)高分子，在顯影時，吸收顯影液而溶漲，另外，交聯(lián)反應是局部的，邊界不齊，所以圖形分辨率下降。光刻后硬化的膠膜也較難去除。但負膠比正膠相抗蝕性強。413正、負膠比較正膠，顯影容易，圖形邊緣齊，無溶漲現(xiàn)42

正膠和負膠進行圖形轉(zhuǎn)移示意圖42正膠和負膠進行圖形轉(zhuǎn)移示意圖43

其他光刻膠：電子束光刻膠：也是涂在襯底表面用來實現(xiàn)圖形傳遞的物質(zhì)，通過電子束曝光使得光刻膠層形成所需要的圖形。通常用于非光學光刻中的光刻膠由長鏈碳聚合物組成。在相鄰鏈上碳聚合物接受電子束照射的原子會產(chǎn)生移位，導致碳原子直接鍵合，這一過程稱為交聯(lián)。高度交聯(lián)的分子在顯影液中溶解緩慢。X射線光刻膠：43其他光刻膠：44

10.3

光學分辨率增強技術(shù)光學分辨率增強技術(shù)包括：移相掩模技術(shù)（phaseshiftmask)、

離軸照明技術(shù)(off-axisillumination)、光學鄰近效應校正技術(shù)(opticalproximitycorrection)、光瞳濾波技術(shù)（pupilfilteringtechnology）等。4410.3光學分辨率增強技術(shù)光學分辨率增強技術(shù)45

10.3.1移相掩模技術(shù)

移相掩模的基本原理是在光掩模的某些透明圖形上增加或減少一個透明的介質(zhì)層，稱移相器，使光波通過這個介質(zhì)層后產(chǎn)生180°的位相差，與鄰近透明區(qū)域透過的光波產(chǎn)生干涉，抵消圖形邊緣的光衍射效應，從而提高圖形曝光分辨率。移相掩模技術(shù)被認為是最有希望拓展光學光刻分辨率的技術(shù)之一。

4510.3.1移相掩模技術(shù)移相掩46

通過移相層后光波與正常光波產(chǎn)生的相位差可用下式表達：式中d——移相器厚度；

n——移相器介質(zhì)的折射率；

λ——光波波長。46通過移相層后光波與正常光波產(chǎn)生的相位差可用下47

附加材料造成光學路逕差異，達到反相47附加材料造成4810.3.1移相掩模技術(shù)移相掩模的主要類型有：交替式PSM

衰減型PSM

邊緣增強型PSM

無鉻PSM

混合PSM4810.3.1移相掩模技術(shù)移相掩模的主要類型有：49

10.3.2離軸照明技術(shù)離軸照明技術(shù)是指在投影光刻機中所有照明掩模的光線都與主光軸方向有一定夾角，照明光經(jīng)過掩模衍射后，通過投影光刻物鏡成像時，仍無光線沿主光軸方向傳播。是被認為最有希望拓展光學光刻分辨率的一種技術(shù)之一。它能大幅提高投影光學光刻系統(tǒng)的分辨率和增大焦深。離軸照明的種類有：二極照明、四極照明、環(huán)形照明等。4910.3.2離軸照明技術(shù)離軸照明技術(shù)是指在投影光50

可以減小對分辨率的限制、增加成像的焦深且提高了MTF50可以減小對分辨率的限制、增加成像的焦深且提高了MTF51

部分相干照明(σ)時，傳統(tǒng)光刻截止分辨率為R傳統(tǒng)＝λ/2NA(1+σ)。離軸照明時，所照明光都與主光軸有一定的夾角，光經(jīng)過掩模衍射，由投影透鏡成像時，系統(tǒng)截止頻率為式中，θ為照明傾斜角。顯然離軸照明技術(shù)有利：提高分辨率。51部分相干照明(σ)時，傳統(tǒng)光刻截止分辨率為R52

OAI的原理例如：當1＝NA（1＋S）時，R可以提高1倍！52

OAI的原理例如：當1＝NA（1＋S）時，R可以提53

實現(xiàn)方式：環(huán)形照明四極照明兩極照明

在投影曝光系統(tǒng)中，掩模圖形的空間像的對比度（MTF）依賴于投影物鏡中參與成像的1級以上衍射光的比例。由于收集了較多高頻信號，離軸照明技術(shù)通過降低成像光束中的低頻成分來提高高頻成分在總光強中的比例，從而提高了空間像的對比度。53實現(xiàn)方式：環(huán)形照明四極照54

10.3.3光學鄰近效應校正技術(shù)

光學鄰近效應是指在光刻過程中，由于掩模上相鄰微細圖形的衍射光相互干涉而造成像面光強分布發(fā)生改變，使曝光得到的圖形偏離掩模設計所要求的尺寸和形狀。這些畸變將對集成電路的電學性質(zhì)產(chǎn)生較大的影響。光刻圖形的特征尺寸越接近于投影光學光刻系統(tǒng)的極限分辨率時，鄰近效應就越明顯。光學鄰近效應校正技術(shù)，是在掩膜設計是采用將圖形預先畸變的方法對光學鄰近效應加以校正，使光刻后能得到符合設計要求的電路圖形。光學鄰近效應校正的種類有：線條偏置法、形狀調(diào)整法、加襯線法、微型灰度法。5410.3.3光學鄰近效應校正技術(shù)光學鄰近效應55

10.3.3光學鄰近效應校正技術(shù)

OPC實例5510.3.3光學鄰近效應校正技術(shù)OPC實例56

10.3.4光瞳濾波技術(shù)

光瞳濾波技術(shù)就是利用濾波器適當調(diào)整投影光學光刻成像系統(tǒng)的光瞳處掩模頻譜的零級光與高頻光的振幅或相位的關(guān)系，使高頻光部分盡量多的通過，減少低頻光的通過，從而提高光刻圖形成像對比度，達到提高光刻分辨率和增大焦深的目的。光瞳濾波的種類有：振幅濾波、相位濾波和復合濾波。5610.3.4光瞳濾波技術(shù)光瞳濾波技術(shù)就是利用濾57

光瞳濾波技術(shù)需要解決的問題：①不同的掩模圖形對應不同的最優(yōu)濾波器，這要求濾波器在光瞳面上易于取放；②濾波器在光瞳面內(nèi)與掩模頻譜的精確對準問題；③濾波器對強紫外光長時間的吸收和反射引起的熱量問題；④濾波器的材料和移相器的制造還需作大量研究。57光瞳濾波技術(shù)需要解決的問題：58

10.4紫外線曝光技術(shù)光刻技術(shù)可利用可見光、近紫外光、中紫外光、深紫外光、真空紫外光、極紫外光、X-光等光源對光刻膠進行照射；其它曝光技術(shù)的主要有：電子束光刻、X-射線光刻、離子束光刻；以UV和DUV光源發(fā)展起來的曝光方法主要有：接近式曝光、接觸式曝光和投影式曝光。

5810.4紫外線曝光技術(shù)光刻技術(shù)可利用可見光、近59

10.5其他曝光技術(shù)光刻技術(shù)可利用可見光、近紫外光、中紫外光、深紫外光、真空紫外光、極紫外光、X-光等光源對光刻膠進行照射；其它曝光技術(shù)的主要有：電子束光刻、X-射線光刻、離子束光刻；以UV和DUV光源發(fā)展起來的曝光方法主要有：接近式曝光、接觸式曝光和投影式曝光。

5910.5其他曝光技術(shù)光刻技術(shù)可利用可見光、近紫6010.5.1

電子束光刻電子束光刻是采用電子束光刻機進行的光刻，有兩種方式：一是在一臺設備中既發(fā)生圖形又進行光刻，就是直寫光刻（不用光刻板的光刻）；另一種是兩個系統(tǒng)，制版和光刻分別進行。電子束光刻已應用于制造高精度掩模版、移相掩膜版和x射線掩模版。6010.5.1電子束光刻電子束光刻是采用電子束光刻機進行61目前電子束直寫可實現(xiàn)0.36um線寬61目前電子束直寫可實現(xiàn)0.36um線寬6210.5.1

電子束光刻電子抗蝕劑對10-30kV的電子束靈敏，有正性抗蝕劑，負性抗蝕劑。常用的正性抗蝕劑有PMMA（聚甲基丙烯酸甲酯）膠，分辨率可達10nm。EBR-9（丙烯酸鹽基類），靈敏度比PMMA高10倍，最小分辨率只有0.2μm。6210.5.1電子束光刻電子抗蝕劑對10-30kV的電子63電子束的散射有前向散射和背散射，背散射角大，是造成鄰近效應的主要原因63電子束的散射有前向散射和背散射，背散射角大，是造成鄰近效6410.5.2X射線光刻以高強度的電子束轟擊金屬靶材，使其發(fā)射X射線，X射線作為曝光光源，λ在0.2-4nm。掩膜版：為了X-射線能夠透過，掩膜版很薄，對X射線透明的Si、SiN、BN和聚酯薄膜為基片在上面淀積金薄膜，以此作為空白版，金膜能吸收X射線，以電子束制版方法制備掩膜版版。6410.5.2X射線光刻以高強度的電子束轟擊金屬靶材65影響分辨率的不是衍射，而是半陰影和幾何畸變65影響分辨率的不是衍射，而是半陰影和幾何畸變66在電子抗蝕劑中加入銫、鉈等，能增加抗蝕劑對X-射線的吸收能力，可以使之作為X-射線抗蝕劑。如PMMA。66在電子抗蝕劑中加入銫、鉈等，能增加抗蝕劑對X-射線的吸收67

同步輻射x射線源，是利用高能電子束在磁場中沿曲線軌道運動時發(fā)出的。同步輻射方向性強，準直性好，可以近似看作平行光源。光源的線度尺寸約為1mm，所以半陰影效應和幾何畸變可以忽略。同步輻射x射線光學系統(tǒng)67同步輻射x射線源，是利用高能電子束在磁場中沿曲線軌道運6810.5.3離子束光刻

離子束注入，是利用元素離子本身所具有的化學性質(zhì)--摻雜效應，通過將高能雜質(zhì)離子注入到半導體晶體表面，以改變晶體表面的化學性質(zhì)和物理性質(zhì)；另一方面則可以利用離子本身具有的能量來實現(xiàn)各種工藝目的。按照離子能量的不同，工藝目的也不同，如離子能量在10keV以下時，離子束常被用來作為離子束刻蝕和離子束外延；當能量在幾十至70keV時，則被用作離子束曝光。6810.5.3離子束光刻離子束注入，是利用69

聚焦離子束系統(tǒng)截面示意圖69聚焦離子束系統(tǒng)截面示意圖70無版光刻代替光學光刻實現(xiàn)精細的圖形化可以將總掩膜成本降低60%70無版光刻代替光學光刻實現(xiàn)精細的圖形化可以將總掩膜成本降低71

10.5.4新技術(shù)展望

1、浸入式光刻技術(shù)45,32,22nmTechnologynodes譬如用水替代空氣全氟聚烷基醚油7110.5.4新技術(shù)展望1、浸入式光刻技術(shù)45,72

提高193nmArF浸入式光刻機NA的方案NA解決方案1.37水+平面鏡頭+石英光學材料1.42第二代浸入液+平面鏡頭+光學石英材料1.55第二代浸入液+彎曲主鏡頭+光學石英材料1.65第三代浸入液+新光學鏡頭材料+新光刻膠1.75第三代浸入液+新光學鏡頭材料+半場尺寸72提高193nmArF浸入式光刻機NA的方案NA解決方73

2、納米壓印光刻現(xiàn)有的主流納米壓印光刻732、納米壓印光刻現(xiàn)有的主流納米壓印光刻74

3、極紫外光刻（EUV）

極紫外光刻原理圖743、極紫外光刻（EUV）極紫外光刻原理圖75較新設備由ASML研發(fā)——NXE:3100（試產(chǎn)型），可實現(xiàn)18nm關(guān)鍵尺寸，造價超過一億美元每小時加工5片晶圓。預計可實現(xiàn)60片/小時的產(chǎn)量目標。有說法：EUV光刻機必須能維持80片/小時的產(chǎn)量，光刻機廠商才有可能從中獲得穩(wěn)定收入。

75較新設備由ASML研發(fā)——NXE:3100（試產(chǎn)型）76NXE:310076NXE:310077

4、無掩模光刻(ML2)光學無掩模光刻示意圖帶電粒子無掩模光刻示意圖774、無掩模光刻(ML2)光學無掩模光刻示意圖帶電粒子78

10.6光刻設備

從平面工藝誕生以來，光刻設備可以分為五代。每一代又以那個時期獲得CD和分辨率所需的設備類型為代表。這五個精細光刻時代的代表是：接觸式光刻機；接近式光刻機；掃描投影光刻機；分步重復投影光刻機；步進掃描光刻機。7810.6光刻設備從平面工藝誕生以來，79

10.6.1

接觸式光刻機

接觸式光刻機系統(tǒng)7910.6.1接觸式光刻機接觸式光刻機系統(tǒng)80

10.6.2接近式光刻機接近式光刻機上的邊緣衍射和表面反射8010.6.2接近式光刻機接近式光刻機上的邊緣衍射和81

10.6.3

掃描投影光刻機掃描投影光刻機8110.6.3掃描投影光刻機掃描投影光刻機82

10.6.4

分步重復投影光刻機步進光刻機的曝光場8210.6.4分步重復投影光刻機步進光刻機的曝光場83

10.6.5步進掃描投影光刻機步進掃描光刻機的曝光場8310.6.5步進掃描投影光刻機步進掃描光刻機的曝84

10.6.6光刻設備的發(fā)展趨勢1、光刻設備加工硅片大尺寸化、單片化、高精度化和全自動化

2、設備制造商壟斷化

3、設備高價格化

4、設備研制聯(lián)合化8410.6.6光刻設備的發(fā)展趨勢1、光85

本章重點光刻掩模板的制造光刻膠光學分辨率增強技術(shù)紫外光曝光技術(shù)其它曝光技術(shù)光刻設備85本章重點光刻掩模板的制造86

第10章光刻技術(shù)

影響光刻的主要因素為掩膜版、光刻膠和光刻機。掩膜版由透光的襯底材料（石英玻璃）和不透光金屬吸收玻璃（主要是金屬鉻）組成。通常還有一層保護膜。光刻膠又稱為光致抗蝕劑，是由光敏化合物、基體樹脂和有機溶劑等混合而成的膠狀液體。光刻膠受到特定波長光線的作用時化學結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，使光刻膠在特定溶液中的溶解特性改變。正膠和反膠光刻機是曝光工具，是光刻工程的核心部分，其造價昂貴，可稱世界上最精密的儀器。1第10章光刻技術(shù)影響光刻的主要因素為掩膜版、光刻膠87

10.1

光刻掩模版的制造10.2

光刻膠10.3

光學分辨率增強技術(shù)10.4

紫外光曝光技術(shù)10.5

其它曝光技術(shù)10.6

光刻設備210.1光刻掩模版的制造88

10.1光刻掩模版的制造掩模版就是將設計好的特定幾何圖形通過一定的方法以一定的間距和布局做在基版上，供光刻工藝中重復使用。制造商將設計工程師交付的標準制版數(shù)據(jù)傳送給一個稱作圖形發(fā)生器的設備，圖形發(fā)生器會根據(jù)該數(shù)據(jù)完成圖形的產(chǎn)生和重復，并將版圖數(shù)據(jù)分層轉(zhuǎn)移到各層光刻掩模版（為涂有感光材料的優(yōu)質(zhì)玻璃板）上，這就是制版。

310.1光刻掩模版的制造掩模版就是將設計好的特定89掩模版使用低膨脹系數(shù)的熔融石英上淀積金屬鉻（1000埃）制成。通過電子束直寫，將設計圖轉(zhuǎn)化為掩模版圖形。特征尺寸減小，要求保護掩模版避免掉鉻、擦傷、顆粒污染和靜電放電損傷。4掩模版使用低膨脹系數(shù)的熔融石英上淀積金屬鉻（1000埃）制90

光刻版5光刻版91692

(A)電路圖；(B)版圖(A)(B)7(A)電路圖；(B)版圖(A)(B)93

10.1.1制版工藝簡介

掩模版的制作流程810.1.1制版工藝簡介掩模版的制作流程94

10.1.1制版工藝簡介

硅平面晶體管或基層電路掩膜版的直走，一般來講要經(jīng)過原圖繪制（版圖繪制和刻分層圖）、初縮、精縮兼分布重復、復印陰版和復印陽版等幾部。在實際制作中，掩膜版制作人員根據(jù)圖形產(chǎn)生的數(shù)據(jù)，再加上不同的應用需求及規(guī)格，會選用不同的制作流程。910.1.1制版工藝簡介硅平面晶體管或基層電路9510.1.1制版工藝簡介

一般集成電路的制版工藝流程示意圖1010.1.1制版工藝簡介一般集成電路的制版工藝96

10.1.1制版工藝簡介

版圖繪制：在版圖設計完成后，一般將其放大100-1000倍，在坐標紙上畫出版圖總圖?？谭謱訄D：生成過程中需要幾次光刻版，總圖上就含有幾個層次的圖形。為了分層制出各次光刻版，首先分別在表面貼有紅色膜的透明聚酯塑料膠片（紅膜）的紅色薄膜層上刻出各個層次的圖形，揭掉不要的部分，形成紅膜表示的各層次圖形。刻紅膜1110.1.1制版工藝簡介版圖繪制：在版圖設計97

10.1.1制版工藝簡介

初縮：對紅膜圖形進行第一次縮小，得到大小為最后圖形十倍的各層初縮版。緊縮兼分布重復：一個大圓片上包含有成千上萬個管芯，所用的光刻版上當然就應當重復排列有成千上萬個相同的圖形。第一是將初縮版的圖形進一步縮小為最后的實際大小，并同時進行分布重復；第二是得到可用于光刻的正式掩膜版。直接由精縮兼分布重復得到的稱為模板。1210.1.1制版工藝簡介初縮：對紅膜圖形進行98

10.1.1制版工藝簡介

復印：在集成電路生產(chǎn)的光刻過程中，掩膜版會受磨損產(chǎn)生傷痕。使用一定次數(shù)后需要換用新掩膜版。因此得到目版后要采用復印技術(shù)復制多塊工作掩膜版工光刻用。1310.1.1制版工藝簡介復?。涸诩呻娐飞a(chǎn)99

10.1.2

掩模板的基本構(gòu)造及質(zhì)量要求

掩模版的基本構(gòu)造14

10.1.2掩模板的基本構(gòu)造及質(zhì)量要求

掩模版的基100

10.1.2

掩模板的基本構(gòu)造及質(zhì)量要求

玻璃基片，一般具有低熱膨脹系數(shù)、低含鈉含量、高化學穩(wěn)定性及高光穿透性等特質(zhì)；掩膜版之所以可以作為圖形轉(zhuǎn)移的模板，關(guān)鍵就在于有無鉻膜的存在，有鉻膜的地方，光線不能穿越，反之，則光可透過石英玻璃而照射在涂有光刻膠的晶片上，晶片再經(jīng)過顯影，產(chǎn)生不同的圖形。15

10.1.2掩模板的基本構(gòu)造及質(zhì)量要求

玻璃基片，101

掩模版上的缺陷一般來自兩個方面：一是掩模版圖形本身的缺陷，大致包括針孔、黑點、黑區(qū)突出、白區(qū)突出、邊緣不均及刮傷等，此部分皆為制作過程中所出現(xiàn)的，目前是利用目檢或機器原形比對等方式來篩選；二是指附著在掩模版上的外來物，為解決此問題，通常在掩模版上裝一層保護膜。掩模版保護膜功能示意圖16掩模版上的缺陷一般來自兩個方面：掩模版保護膜功能示意圖102

10.1.2

掩模板的基本構(gòu)造及質(zhì)量要求

光刻工藝對掩模版的質(zhì)量要求歸納有如下幾點：①每一個微小圖形尺寸精確無畸變。②圖形邊緣清晰、銳利，無毛刺，過渡區(qū)要小。③整套掩模中的各塊掩模能很好地套準。④圖形與襯底要有足夠的反差，透明區(qū)無灰霧。⑤掩模應盡可能做到無缺陷。⑥版面平整、光潔、結(jié)實耐用。17

10.1.2掩模板的基本構(gòu)造及質(zhì)量要求

光刻工藝對掩103

10.1.3鉻版的制備技術(shù)

鉻版工藝的特點如下:①由于金屬鉻膜與相應的玻璃襯底有很強的粘附性能；質(zhì)地堅硬。所以耐磨、壽命長。②圖形失真小，分辨率極高。③鉻膜的光學密度大，搭配透明襯底，反差極好。④金屬鉻在空氣中十分穩(wěn)定。鉻膜版制備有兩個部分的內(nèi)容：蒸發(fā)蒸鍍與光刻技術(shù)18

10.1.3鉻版的制備技術(shù)

鉻版工藝的特104

10.1.3鉻版的制備技術(shù)

空白鉻版制作工藝流程19

10.1.3鉻版的制備技術(shù)

空白鉻105

1、玻璃基板的選擇與制備（1）基板玻璃的選擇為保證版的質(zhì)量，玻璃襯底必須滿足如下要求：①熱膨脹系數(shù)：要求越小越好，對于白玻璃，要求≤9.3×10-6K-1；對于硼硅玻璃，要求≤4.5×10-6K-1；對于石英玻璃，要求≤0.5×10-6K-1。②透射率：在360nm以上的波長范圍內(nèi)，透射率在90%以上。③化學穩(wěn)定性：掩模版在使用和儲存過程中，很難絕對避免與酸、堿、水和其它氣氛接觸。它們對玻璃都有不同程度的溶解力。④選擇方法：表面光澤，無突起點、凹陷、劃痕和氣泡，版面平整。厚度適中、均勻。對于接觸式曝光，為能承受接觸復印壓力，厚度應在3mm以上。201、玻璃基板的選擇與制備（1）基板玻璃的選擇106

（2）玻璃基板的制備挑選好的制版玻璃，通過切割、銑邊、例棱、倒角、粗磨、精磨、厚度分類、粗拋、精拋、超聲清洗、檢驗、平坦度分類等工序后，制成待用的襯底玻璃。2、鉻膜的蒸發(fā)

鉻版通常采用純度99%以上的鉻粉作為蒸發(fā)源，把其裝在加熱用的鉬舟內(nèi)進行蒸發(fā)。蒸發(fā)前應把真空度抽至10-3mmHg以上，被蒸發(fā)的玻璃需加熱。其它如預熱等步驟與蒸鋁工藝相似。

21（2）玻璃基板的制備2、鉻膜的蒸發(fā)鉻版1073、蒸發(fā)后對鉻膜的質(zhì)量檢查從真空室中取出蒸好的鉻版，用丙酮棉球擦洗表面，然后放在白熾燈前觀察。檢查鉻層有否針孔，厚度是否均勻，厚薄是否適當。如果鉻膜太厚，腐蝕時容易鉆蝕，影響光刻質(zhì)量。太薄則反差不夠高。鉻膜的厚度可用透過鉻版觀察白熾燈絲亮度的方法，根據(jù)經(jīng)驗判斷；精確的厚度必須用測厚儀測量。鉻膜質(zhì)量不好的常見毛病是針孔，產(chǎn)生原因主要是玻璃基片的清潔度不夠好，有水汽吸附，鉻粉不純，表面存在塵埃等。223、蒸發(fā)后對鉻膜的質(zhì)量檢查108

10.1.3鉻版的制備技術(shù)

4、鉻膜質(zhì)量（1）膜厚（2）均勻性（3）針孔（4）牢固度23

10.1.3鉻版的制備技術(shù)

4、鉻膜質(zhì)109

10.1.4彩色版制備技術(shù)

彩色版是一種采用新型的透明或半透明掩模，因有顏色，即俗稱彩色版，它可克服超微粒干版缺陷多，耐磨性差及鉻版針孔多、易反光、不易對準等缺點。彩色版的最主要特點是對曝光光源波長不透明，而對于觀察光源波長透明。彩色版種類很多，有氧化鐵版、硅版、氧化鉻版、氧化亞銅版等，目前應用較廣的是氧化鐵彩色版。氧化鐵具備作為選擇透明掩模材料的所有要求的最佳的化學和物理特性。據(jù)報道，在紫外區(qū)（300~400nm）的透射率小于1%，在可見光區(qū)（400~800nm）透射率大于30%。

24

10.1.4彩色版制備技術(shù)

彩色版是一種采用110

氧化鐵版在使用上還有以下優(yōu)點：①在觀察光源波長下是透明的，而在曝光光源波長下是不透明的。②反射率較低的。③克服光暈效應。④結(jié)構(gòu)致密且無定形，針孔少。⑤與玻璃粘附性好、比較耐磨。⑥復印腐蝕特性比較好。25氧化鐵版在使用上還有以下優(yōu)點：111

10.1.5光刻制版面臨的挑戰(zhàn)

1、傳統(tǒng)光學光刻及制版技術(shù)面臨的挑戰(zhàn)2、掩模制造設備面臨的挑戰(zhàn)3、越來越重要的DFM（DesignforManufacturing）4、掩模版檢測技術(shù)的發(fā)展趨勢26

10.1.5光刻制版面臨的挑戰(zhàn)

1、傳統(tǒng)光學光112271132811410.2光刻膠（PR-光阻）光刻時接受圖像的介質(zhì)稱為光刻膠。以光刻膠構(gòu)成的圖形作為掩膜對薄膜進行腐蝕，圖形就轉(zhuǎn)移到晶片表面的薄膜上了，所以也將光刻膠稱為光致抗蝕劑。光刻膠在特定波長的光線下曝光，其結(jié)構(gòu)發(fā)生變化。如果膠的曝光區(qū)在顯影中除去，稱為正膠；反之為負膠。2910.2光刻膠（PR-光阻）光刻時接受圖像的介質(zhì)115使用光刻膠的目的：將掩膜版圖案轉(zhuǎn)移到硅片表面頂層的光刻膠中；在后續(xù)工藝中，保護下面的材料；隨著尺寸的越來越小，需要注意和改進的幾個點：更好的圖形清晰度、黏附性、均勻性、增加工藝容度。30使用光刻膠的目的：116

10.2光刻膠聚合物材料：聚合物在廣德照射下不發(fā)生化學反應，其主要作用是保證光刻膠薄膜的附著性和抗腐蝕性；使膠具有一定的粘度，能均勻涂覆；感光材料：感光材料一般為復合物（簡稱PAC或感光劑）。感光劑在受光輻照之后會發(fā)生化學反應。正膠的感光劑在未曝光區(qū)域起抑制作用，可以減慢光刻膠在顯影液中的溶解速度。在正性光刻膠暴露于光線時有化學反應，是抑制劑變成感光劑，從而增強了膠的溶解速度。溶劑：它的作用是可以控制光刻膠機械性能，使其在被涂到硅片表面之前保持液態(tài)。1、組成3110.2光刻膠聚合物材料：聚合物在廣德照射117按曝光區(qū)在顯影中被去除或保留來劃分：正（性）膠負（性）膠按其用途劃分：光學光刻膠電子抗蝕劑X-射線抗蝕劑2、分類32按曝光區(qū)在顯影中被去除或保留來劃分：2、分類11810.2.1光刻膠的特征量響應波長靈敏度，又稱光敏度，指最小曝光劑量E0

抗蝕性，指耐酸、堿能力黏滯性，指流動特性的定量指標

黏附性

，指與硅、二氧化硅表面結(jié)合力的大小光刻膠的膨脹

微粒數(shù)量和金屬含量

儲存壽命

3310.2.1光刻膠的特征量響應波長119

10.2.2光學光刻膠響應波長在紫光和近、中、遠紫外線的光刻膠稱為光學光刻膠。其中紫光和近紫外線正、負膠有多種，用途非常廣泛。3410.2.2光學光刻膠響應波長在紫光和近、中120

1、正膠目前用得最多的膠，曝光后，窗口處的膠膜被顯影液除去。當前常用正膠為DQN，組成為光敏劑重氮醌(DQ)，堿溶性的酚醛樹脂(N)，和溶劑二甲苯等。響應波長330-430nm膠膜厚1-3μm，顯影液是氫氧化鈉等堿性物質(zhì)。351、正膠目前用得最多的膠，曝光后，窗口處的膠膜被顯影液121

1、正膠正膠IC主導361、正膠正膠IC主導122

DQN顯影原理曝光的重氮醌退化，易溶于顯影液，未曝光的重氮醌和樹脂構(gòu)成的膠膜難溶于堿性顯影液。光刻膠曝光、水解和顯影過程中的化學反應方程37DQN顯影原理曝光的重氮醌退化，易溶于顯影液，未曝光的1232、負膠最早用的光刻膠。曝光后，窗口處的膠膜保留，未曝光的膠膜被顯影液除去，圖形發(fā)生反轉(zhuǎn)。負膠多由長鏈高分子有機物組成。如由順聚異戊二烯和對輻照敏感的交聯(lián)劑，以及溶劑組成得負膠，響應波長330-430nm，膠膜厚度0.3-1μm，顯影液二甲苯等。382、負膠最早用的光刻膠。曝光后，窗口處的膠膜保留，未曝光1242、負膠負膠392、負膠負膠125

順聚異戊二烯負膠顯影原理曝光的順聚異戊二烯在交聯(lián)劑作用下交聯(lián)，成為體型高分子，并固化，不再溶于有機溶劑構(gòu)成的顯影液，而未曝光的長鏈高分子溶于顯影液，顯影時被去掉。順聚異戊二烯+交聯(lián)劑hv固化為體型分子40順聚異戊二烯負膠顯影原理曝光的順聚異戊二烯在交聯(lián)劑作用126

3正、負膠比較正膠，顯影容易，圖形邊緣齊，無溶漲現(xiàn)象，光刻的分辨率高，去膠也較容易。負膠顯影后保留區(qū)的膠膜是交聯(lián)高分子，在顯影時，吸收顯影液而溶漲，另外，交聯(lián)反應是局部的，邊界不齊，所以圖形分辨率下降。光刻后硬化的膠膜也較難去除。但負膠比正膠相抗蝕性強。413正、負膠比較正膠，顯影容易，圖形邊緣齊，無溶漲現(xiàn)127

正膠和負膠進行圖形轉(zhuǎn)移示意圖42正膠和負膠進行圖形轉(zhuǎn)移示意圖128

其他光刻膠：電子束光刻膠：也是涂在襯底表面用來實現(xiàn)圖形傳遞的物質(zhì)，通過電子束曝光使得光刻膠層形成所需要的圖形。通常用于非光學光刻中的光刻膠由長鏈碳聚合物組成。在相鄰鏈上碳聚合物接受電子束照射的原子會產(chǎn)生移位，導致碳原子直接鍵合，這一過程稱為交聯(lián)。高度交聯(lián)的分子在顯影液中溶解緩慢。X射線光刻膠：43其他光刻膠：129

10.3

光學分辨率增強技術(shù)光學分辨率增強技術(shù)包括：移相掩模技術(shù)（phaseshiftmask)、

離軸照明技術(shù)(off-axisillumination)、光學鄰近效應校正技術(shù)(opticalproximitycorrection)、光瞳濾波技術(shù)（pupilfilteringtechnology）等。4410.3光學分辨率增強技術(shù)光學分辨率增強技術(shù)130

10.3.1移相掩模技術(shù)

移相掩模的基本原理是在光掩模的某些透明圖形上增加或減少一個透明的介質(zhì)層，稱移相器，使光波通過這個介質(zhì)層后產(chǎn)生180°的位相差，與鄰近透明區(qū)域透過的光波產(chǎn)生干涉，抵消圖形邊緣的光衍射效應，從而提高圖形曝光分辨率。移相掩模技術(shù)被認為是最有希望拓展光學光刻分辨率的技術(shù)之一。

4510.3.1移相掩模技術(shù)移相掩131

通過移相層后光波與正常光波產(chǎn)生的相位差可用下式表達：式中d——移相器厚度；

n——移相器介質(zhì)的折射率；

λ——光波波長。46通過移相層后光波與正常光波產(chǎn)生的相位差可用下132

附加材料造成光學路逕差異，達到反相47附加材料造成13310.3.1移相掩模技術(shù)移相掩模的主要類型有：交替式PSM

衰減型PSM

邊緣增強型PSM

無鉻PSM

混合PSM4810.3.1移相掩模技術(shù)移相掩模的主要類型有：134

10.3.2離軸照明技術(shù)離軸照明技術(shù)是指在投影光刻機中所有照明掩模的光線都與主光軸方向有一定夾角，照明光經(jīng)過掩模衍射后，通過投影光刻物鏡成像時，仍無光線沿主光軸方向傳播。是被認為最有希望拓展光學光刻分辨率的一種技術(shù)之一。它能大幅提高投影光學光刻系統(tǒng)的分辨率和增大焦深。離軸照明的種類有：二極照明、四極照明、環(huán)形照明等。4910.3.2離軸照明技術(shù)離軸照明技術(shù)是指在投影光135

可以減小對分辨率的限制、增加成像的焦深且提高了MTF50可以減小對分辨率的限制、增加成像的焦深且提高了MTF136

部分相干照明(σ)時，傳統(tǒng)光刻截止分辨率為R傳統(tǒng)＝λ/2NA(1+σ)。離軸照明時，所照明光都與主光軸有一定的夾角，光經(jīng)過掩模衍射，由投影透鏡成像時，系統(tǒng)截止頻率為式中，θ為照明傾斜角。顯然離軸照明技術(shù)有利：提高分辨率。51部分相干照明(σ)時，傳統(tǒng)光刻截止分辨率為R137

OAI的原理例如：當1＝NA（1＋S）時，R可以提高1倍！52

OAI的原理例如：當1＝NA（1＋S）時，R可以提138

實現(xiàn)方式：環(huán)形照明四極照明兩極照明

在投影曝光系統(tǒng)中，掩模圖形的空間像的對比度（MTF）依賴于投影物鏡中參與成像的1級以上衍射光的比例。由于收集了較多高頻信號，離軸照明技術(shù)通過降低成像光束中的低頻成分來提高高頻成分在總光強中的比例，從而提高了空間像的對比度。53實現(xiàn)方式：環(huán)形照明四極照139

10.3.3光學鄰近效應校正技術(shù)

光學鄰近效應是指在光刻過程中，由于掩模上相鄰微細圖形的衍射光相互干涉而造成像面光強分布發(fā)生改變，使曝光得到的圖形偏離掩模設計所要求的尺寸和形狀。這些畸變將對集成電路的電學性質(zhì)產(chǎn)生較大的影響。光刻圖形的特征尺寸越接近于投影光學光刻系統(tǒng)的極限分辨率時，鄰近效應就越明顯。光學鄰近效應校正技術(shù)，是在掩膜設計是采用將圖形預先畸變的方法對光學鄰近效應加以校正，使光刻后能得到符合設計要求的電路圖形。光學鄰近效應校正的種類有：線條偏置法、形狀調(diào)整法、加襯線法、微型灰度法。5410.3.3光學鄰近效應校正技術(shù)光學鄰近效應140

10.3.3光學鄰近效應校正技術(shù)

OPC實例5510.3.3光學鄰近效應校正技術(shù)OPC實例141

10.3.4光瞳濾波技術(shù)

光瞳濾波技術(shù)就是利用濾波器適當調(diào)整投影光學光刻成像系統(tǒng)的光瞳處掩模頻譜的零級光與高頻光的振幅或相位的關(guān)系，使高頻光部分盡量多的通過，減少低頻光的通過，從而提高光刻圖形成像對比度，達到提高光刻分辨率和增大焦深的目的。光瞳濾波的種類有：振幅濾波、相位濾波和復合濾波。5610.3.4光瞳濾波技術(shù)光瞳濾波技術(shù)就是利用濾142

光瞳濾波技術(shù)需要解決的問題：①不同的掩模圖形對應不同的最優(yōu)濾波器，這要求濾波器在光瞳面上易于取放；②濾波器在光瞳面內(nèi)與掩模頻譜的精確對準問題；③濾波器對強紫外光長時間的吸收和反射引起的熱量問題；④濾波器的材料和移相器的制造還需作大量研究。57光瞳濾波技術(shù)需要解決的問題：143

10.4紫外線曝光技術(shù)光刻技術(shù)可利用可見光、近紫外光、中紫外光、深紫外光、真空紫外光、極紫外光、X-光等光源對光刻膠進行照射；其它曝光技術(shù)的主要有：電子束光刻、X-射線光刻、離子束光刻；以UV和DUV光源發(fā)展起來的曝光方法主要有：接近式曝光、接觸式曝光和投影式曝光。

5810.4紫外線曝光技術(shù)光刻技術(shù)可利用可見光、近144

10.5其他曝光技術(shù)光刻技術(shù)可利用可見光、近紫外光、中紫外光、深紫外光、真空紫外光、極紫外光、X-光等光源對光刻膠進行照射；其它曝光技術(shù)的主要有：電子束光刻、X-射線光刻、離子束光刻；以UV和DUV光源發(fā)展起來的曝光方法主要有：接近式曝光、接觸式曝光和投影式曝光。

5910.5其他曝光技術(shù)光刻技術(shù)可利用可見光、近紫14510.5.1

電子束光刻電子束光刻是采用電子束光刻機進行的光刻，有兩種方式：一是在一臺設備中既發(fā)生圖形又進行光刻，就是直寫光刻（不用光刻板的光刻）；另一種是兩個系統(tǒng)，制版和光刻分別進行。電子束光刻已應用于制造高精度掩模版、移相掩膜版和x射線掩模版。6010.5.1電子束光刻電子束光刻是采用電子束光刻機進行146目前電子束直寫可實現(xiàn)0.36um線寬61目前電子束直寫可實現(xiàn)0.36um線寬14710.5.1

電子束光刻電子抗蝕劑對10-30kV的電子束靈敏，有正性抗蝕劑，負性抗蝕劑。常用的正性抗蝕劑有PMMA（聚甲基丙烯酸甲酯）膠，分辨率可達10nm。EBR-9（丙烯酸鹽基類），靈敏度比PMMA高10倍，最小分辨率只有0.2μm。6210.5.1電子束光刻電子抗蝕劑對10-30kV的電子148電子束的散射有前向散射和背散射，背散射角大，是造成鄰近效應的主要原因63電子束的散射有前向散射和背散射，背散射角大，是造成鄰近