半导体制造工艺krf光刻工艺技术.doc

半导体制造工艺KrF光刻工艺技术随着IC技术向深亚微米方向发展，光学光刻的发展也进入了一个崭新的阶段近几年248nm 和193nm技术的发展带动了 IC产业进一步的辉煌，半导体制造工艺迎来了 90nm的时代下 一个研究开发的焦点将转移到65nm工艺，目前最引人注意的是利用193nm ArF作为光源的 浸没式光刻技术o248nmKrF光刻技术已广泛应用于0. 13uml艺的生产中，主要应用于150, 200和300mm的硅晶圆生产中随着IC技术向深亚微米方向发展，光学光刻的发展也进入了一个崭新的阶段近几年248nm 和193nm技术的发展带动了 IC产业进一步的辉煌，半导体制造工艺迎来了 90nm的时代下 一个研究开发的焦点将转移到65nm工艺，目前最引人注意的是利用193nm ArF作为光源的 浸没式光刻技术o248nm KrF光刻技术已广泛应用于0. 13um工艺的生产中，主要应用于150, 200和300mm的硅晶圆牛产中在实际的工艺中，剥离工艺和腐蚀工艺都是形成光刻图形的 手段，两种工艺在工艺设计中存在一定的差异剥离工艺与常规的干法刻蚀工艺的主要区 别是剥离工艺用的是物理方法，而腐蚀工艺用的是化学方法，所以两者对工艺要求的不同点 是光刻图形的形貌。

在248nm KrF光刻和i-Line光刻工艺中，光刻胶在化学性能方面有着 比较大的不同，同时两种光刻机所使用的光源完全不同，利用248nm KrF光刻技术实现一 些在半导体制造中的特殊工艺，特别是在目前发展比较迅速的化合物半导体的生产中有着非 常重要的意义2工艺原理和工艺中的问题2. 1剥离工艺剥离工艺是一些特殊工艺中形成图形的比较简单的物理方法，优点是可以使用多种材料组 合，允许多层金属蒸发，允许腐蚀较困难的多层金属布线，避免了因干法和湿法腐蚀带来钻 蚀(undercut)和腐蚀问题剥离工艺注重的是光刻胶所形成的形貌，它是剥离工艺的关键(如 图1)光刻胶经过特殊处理后形成适合剥离的光刻胶的形貌图倒梯形的光刻胶形貌是剥 离工艺中必须满足的条件蒸发后的条宽与光刻胶的剖面同样关系密切，进入亚微米以后， 由于蒸发过程中衍射和自掩蔽效应、蒸发过程中的入射角度问题，给剥离工艺带来较人的困 难,所以248nm KrF光刻工艺中的工艺优化显得尤为重要248nm KrF光刻工艺比i-Line 具有分辨率高、能够光刻出更细的线条来满足工艺的要求等优点对于常规的腐蚀工艺， 248nm KrF光刻能够制作出0. 15um的线条，但对于剥离工艺的要求,只能达到0. 25 Um的 金属图形，因为两种工艺的耍求和设计有非常大的区别，同时采用的工艺途径也有很大的区 别，所以说，对于不同的工艺路线，在同种的光刻中要注意的问题就有不同的侧重。

采用 248nm KrF K术是为了提高光刻图形的分辨率，同时带来了光学临近效应，在版图设讣时是 必须考虑的问题2. 2成像原理2.2. 1 248nm光源的形成 248nm光源的形成是利用F2和Kr气体电离后产生的激光，反应过程如下e+F2——F+F-e+kr 2e+kr+kr+ +F-+Ne KrF +Ne在亚微米的光刻技术中，对光学光刻存在一些条件的限制，如衍射、透镜的焦平面的限制、 低对比度的光刻胶、干涉等［1］对于相干光源时，当Pitch

图4, 5 ［3］说明曝光能量的容差小, 曝光后在一定的时I'可内必须进行PEB （post exposure bake）和显影，而且要求环境中的碱 性气体含量小于1 X 10 -8,防止碱性气体与H+中和形成T-Top图形2.2.2与工艺相关几个因素在实际的工作中会遇到许多条件的变化，因此调整光刻机的硬件参数也是工艺优化中的主要 工作图6〜11,是用方框图表示的儿个主要参数的相关影响因素，在实际工作中，根据工 艺要求做适当考虑的主要有分辨率、套刻精度、镜头参数、聚焦、线条宽度、光学临近效应 等从方框图中可以看出影响工艺的因素有很多，但主要的是：曝光能量、胶的选择（高陥 的 ESCAP和低Ea的Acetal）、版图的设计（光学临近效应）、前烘和PEB的温度、曝光后的 停留时间、工艺设计、工艺要求2.2.3工艺中坏境的影响影响厂房环境的主要化学药品有NMP, NH 3, TMAH, HMDS,人员，墙壁的油漆等虽然对i-line 光刻影响非常小，但对248nm KrF光刻工艺会产生不良的结果下面在实际的工作中248nm KrF光刻工艺遇到的几个问题所产生的结果图12是显影前停留吋间对图形的影响，条件 是前烘135°C, 60s；后烘135°C, 60s；区别是上图有反射涂层，下图无反射涂层。

图13 是后烘温度和停留时间对图形的影响（前烘130 °C, 60s）这些工艺中常出现的问题，主要是曝光后的停留时间太长，因厂房中碱性气体比较难控制， 空气中碱性气体与光刻胶中的H+发生中和，导致显影后出现的控制线宽变化较大，甚至连 条现象248nm KrF光刻与环境和光刻胶的选择有比较大的关系，它对剥离和腐蚀工艺中控 制线宽有相当大的影响同时它対前烘、PEB的温度和时间也有很大的关系，在实际的工艺 中，要根据不同的胶选择不同的工艺条件3结束语光刻工艺在半导体工艺中对设备和坏境条件方面的要求是最严格的o 248nm KrF光刻工艺中, 通过对出现问题的分析和试验，解决了工艺厂房的环境问题对248nm KrF和i-line光刻的 不良影响本文针对在实际的工艺中，不同的环境、不同的工艺设计、不同的工艺要求等方 面的情形，给出了几个主要影响因素从而实现光刻工艺在低消耗情况下的高产量，在满足 控制线宽的情况下的高成品率，套刻精度满足控制线宽的1/4目前248nm KrF光刻已经广 泛地用于0. 15 um工艺中在248nm KrF光刻工艺的控制中，由于它对坏境的要求比较高, 在工艺中容易出现一些在i-line光刻中不易出现的问题，在实际工作要特别注意。

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19. 得即高歌失即休，多愁多恨亦悠悠，今朝有酒今朝醉，明日愁来明日愁20. 直道相思了无益，未妨惆怅是清狂21. 看那天地FI月，恒静无言;青山长河，世代绵延;就像在我心中，你从未离去, 也从未改变22. 就这样吧，从此山水不相逢23. 人天自两空，何相忘，何笑何惊人24. 既不回头，何必不忘既然无缘，何须誓言今日种种，似水无痕明夕何 夕，君已陌路25. 有缘相遇，无缘相聚，天涯海角，但愿相忆有幸相知，无幸相守，苍海明月，天 长地久26. 相见得恨晚，相爱的太慢，进退让我两难缘过了远分，缘过了聚散，是 否回头就能够上岸27. 天凉了，凉尽了天荒 地老了，人间的沧桑，爱哭了，这么难舍 心都空了，想放 不能放天亮了，照亮了泪光泪干了，枕边地彷徨28. 心微动奈何情己远•物也非，人也非,事事非，往日不可追29. 渺渺时空，茫茫人海，与君相遇，莫失莫忘30. 如果换我先开口，日子是否还一样细水长流31. 也许是前世的姻也许是来生的缘错在今生相见徒增一段无果的恩怨32. 人道海水深，不抵相思半海水尚有涯，相思渺无畔33. 醉眼看别人成双作对，34. 无人处暗弹相思泪35. 终于为那一身江南烟雨覆了天下，容华谢后，不过一场，山河永寂。

36. 千秋功名，一世葬你，玲珑社稷，可笑却无君王命37. 凤凰台上凤凰游，负约而去，一夜苦等，从此江南江北，万里哀哭38. 嗟叹红颜泪、英雄殁，人世苦多山河永寂、怎堪欢颜39. 风华是一指流砂，苍老是一段年华40. 夜雨染成天水碧有些人不需要姿态，也能成就一场惊鸿41. 你要记得，紫檀未灭，我亦未去42. 谁在岁月里长长叹息43. 汉霄苍茫，牵住繁华哀伤，弯眉间，命中注定，成为过往44. 红尘初妆，山河无疆最初的面庞，碾碎梦魇无常，命格无双45. 江南风骨，天水成碧，天教心愿与身违46. ill河拱手，为君一笑47. 如是颠簸生世亦无悔48. 荏苒岁月覆盖的过往，白驹过隙，匆匆的铸成一抹哀伤49. 那被岁月覆盖的花开，一切白驹过隙成为空白50. 褪尽风华，我依然在彼岸守护你51. 那些繁华哀伤终成过往，52. 请不要失望，平凡是为了最美的荡气回肠53. 你的路途，从此不见我的苍老54. 长歌当哭，为那些无法兑现的诺言，为生命中最深的爱恋，终散作云烟55. 随你走在天际，看繁花满地56. 我口是年少，韶华倾负57. 你要记得，那年那月，垂柳紫陌洛城东58. 苍茫大地一剑尽挽破，何处繁华笙歌落。

59. 寄君一曲，不问曲终人聚散60. 谁将烟焚散，散了纵横的牵绊;听弦断，断那三千痴缠61.清风湿润，茶 烟轻扬重温旧梦，故人已去1. 水滴虽小，却可以折射出太阳的光彩2. 梦落三千尺愁深似海，繁华遗落散满地记忆轮回里，我举杯，在奈何桥上 满口饮尽3. 人生没有轮回，就像花，人活一世，花开一季、人生如花，花似梦4. 生活的苦涩和美好给了我对人生的领悟，如今，千山万水走遍，我发现自己 再也不愿离开文学的蓝天，再也不愿离开那个让我痴迷的文学舞台5. 在烟雨红尘中，轻拾季节花瓣飘落的音符，组成美妙曲符，然后，倚在时光 的路口，撷一缕明媚，许自己一份唯美的怀想，与快乐、浪漫相约，闲淡清欢6. 未经历坎坷泥泞的艰难，哪能知道阳光大道的可贵;未经历风雪交加的黑夜, 哪能体会风和日丽的可爱;。