光刻工艺过程详解

c.投影式曝光（projection printing）。在掩膜板与光刻胶之间使用透镜聚集光实现曝光。一般掩膜板的尺寸会以需要转移图形的4倍制作。优点：提高了分辨率；掩膜板的制作更加容易；掩膜板上的缺陷影响减小。

投影式曝光分类：

扫描投影曝光（scanning project printing）。70年代末～80年代初，〉1μm工艺；掩膜板1：1，全尺寸；

步进重复投影曝光（stepping-repeating project printing或称作stepper）。80年代末～90年代，0.35μm（i line）～0.25μm（duv）。掩膜板缩小比例（4：1），曝光区域（exposure field）22×22mm（一次曝光所能覆盖的区域）。增加了棱镜系统的制作难度。

扫描步进投影曝光（scanning-stepping project printing）。90年代末～至今，用于≤0.18μm工艺。采用6英寸的掩膜板按照4：1的比例曝光，曝光区域（exposure field）26×33mm。优点：增大了每次曝光的视场；提供硅片表面不平整的补偿；提高整个硅片的尺寸均匀性。但是，同时因为需要反向运动，增加了机械系统的精度要求。

在曝光过程中，需要对不同的参数和可能缺陷进行跟踪和控制，会用到检测控制芯片/控片（monitor chip）。根据不同的检测控制对象，可以分为以下几种：a、颗粒控片（particle mc）：用于芯片上微小颗粒的监控，使用前其颗粒数应小于10颗；b、卡盘颗粒控片（chuck particle mc）：测试光刻机上的卡盘平坦度的专用芯片，其平坦度要求非常高；c、焦距控片（focus mc）：作为光刻机监控焦距监控；d、关键尺寸控片（critical dimension mc）：用于光刻区关键尺寸稳定性的监控；e、光刻胶厚度控片（photoresist thickness mc）：光刻胶厚度测量；f、光刻缺陷控片（pdm，photo defect monitor）：光刻胶缺陷监控。

举例：0.18μm的cmos扫描步进光刻工艺。

 光源：krf氟化氪duv光源（248nm）；

数值孔径na：0.6～0.7；

焦深dof：0.7μm；

分辨率resolution：0.18～0.25μm（一般采用了偏轴照明oai_off-axis illumination和相移掩膜板技术psm_phase shift mask增强）；

套刻精度overlay：65nm；

产能throughput：30～60wafers/hour（200mm）；

视场尺寸field size：25×32mm；

8.后烘（peb，post exposure baking）

方法：热板，110～1300c,1分钟。

目的：a.减少驻波效应；b.激发化学增强光刻胶的pag产生的酸与光刻胶上的保护基团发生反应并移除基团使之能溶解于显影液。

9.显影（development）

方法：a.整盒硅片浸没式显影（batch development）。缺点：显影液消耗很大；显影的均匀性差；b.连续喷雾显影（continuous spray development）/自动旋转显影（auto-rotation development）。一个或多个喷嘴喷洒显影液在硅片表面，同时硅片低速旋转（100～500rpm）。喷嘴喷雾模式和硅片旋转速度是实现硅片间溶解率和均匀性的可重复性的关键调节参数。c、水坑（旋覆浸没）式显影（puddle development）。喷覆足够（不能太多，最小化背面湿度）的显影液到硅片表面，并形成水坑形状（显影液的流动保持较低，以减少边缘显影速率的变化）。硅片固定或慢慢旋转。一般采用多次旋覆显影液：第一次涂覆、保持10～30秒、去除；第二次涂覆、保持、去除。然后用去离子水冲洗（去除硅片两面的所有化学品）并旋转甩干。优点：显影液用量少；硅片显影均匀；最小化了温度梯度。