广州微纳光刻 广东省科学院半导体研究所供应

电子束曝光指使用电子束在表面上制造图样的工艺，是光刻技术的延伸应用。它的特点是分辨率高、图形产生与修改容易、制作周期短。它可分为扫描曝光和投影曝光两大类，其中扫描曝光系统是电子束在工件面上扫描直接产生图形，分辨率高，生产率低。投影曝光系统实为电子束图形复印系统，它将掩模图形产生的电子像按原尺寸或缩小后复印到工件上，因此不仅保持了高分辨率，而且提高了生产率。电子束曝光系统一般包括如下配件：电子束源：热电子发射和场发射、电磁透镜系统、Stage系统、真空系统、控制系统。通常来说，电子束的束斑大小决定了曝光设计线宽，设计线宽应至少为束斑的3倍以上。由于电子束的束斑大小和束流大小、光阑大小等直接的相关，而束流大小、步距等又决定了曝光时间的长短。因此，工作时需要综合考虑决定采用的束流及工作模式。光刻间的照明光为黄光。广州微纳光刻

曝光显影后存留在光刻胶上的图形（被称为当前层（currentlayer）必须与晶圆衬底上已有的图形（被称为参考层（referencelayer））对准。这样才能保证器件各部分之间连接正确。对准误差太大是导致器件短路和断路的主要原因之一，它极大地影响器件的良率。在集成电路制造的流程中，有专门的设备通过测量晶圆上当前图形（光刻胶图形）与参考图形（衬底内图形）之间的相对位置来确定套刻的误差（overlay）。套刻误差定量地描述了当前的图形相对于参考图形沿X和Y方向的偏差，以及这种偏差在晶圆表面的分布。与图形线宽（CD）一样，套刻误差也是监测光刻工艺好坏的一个关键指标。理想的情况是当前层与参考层的图形正对准，即套刻误差是零。为了保证设计在上下两层的电路能可靠连接，当前层中的某一点与参考层中的对应点之间的对准偏差必须小于图形间距的1／3。广州曝光光刻光刻技术的发展依赖于光学、物理和材料科学。

刻胶显影完成后，图形就基本确定，不过还需要使光刻胶的性质更为稳定。硬烘干可以达到这个目的，这一步骤也被称为坚膜。在这过程中，利用高温处理，可以除去光刻胶中剩余的溶剂、增强光刻胶对硅片表面的附着力，同时提高光刻胶在随后刻蚀和离子注入过程中的抗蚀性能力。另外，高温下光刻胶将软化，形成类似玻璃体在高温下的熔融状态。这会使光刻胶表面在表面张力作用下圆滑化，并使光刻胶层中的缺陷减少，这样修正光刻胶图形的边缘轮廓。

二氧化硅的湿法刻蚀通常使用HF。因为1∶1的HF（H2O中49%的HF）在室温下刻蚀氧化物速度过快，所以很难用1∶1的HF控制氧化物的刻蚀。一般用水或缓冲溶剂如氟化铵（NH4F）进一步稀释HF降低氧化物的刻蚀速率，以便控制刻蚀速率和均匀性。氧化物湿法刻蚀中所使用的溶液通常是6∶1稀释的HF缓冲溶液，或10∶1和100∶1的比例稀释后的HF水溶液。的半导体制造中，每天仍进行6∶1的缓冲二氧化硅刻蚀（BOE）和100∶1的HF刻蚀。如果监测CVD氧化层的质量，可以通过比较CVD二氧化硅的湿法刻蚀速率和热氧化法生成的二氧化硅湿法刻蚀速率，这就是所谓的湿法刻蚀速率比。热氧化之前，HF可用于预先剥除硅晶圆表面上的原生氧化层。光刻技术的每一步进展都促进了信息时代的发展。

基于掩模板图形传递的光刻工艺可制作宏观尺寸的微细结构，受光学衍射的极限，适用于微米以上尺度的微细结构制作，部分优化的光刻工艺可能具有亚微米的加工能力。例如，接触式光刻的分辨率可能到达0.5μm，采用深紫外曝光光源可能实现0.1μm。但利用这种光刻技术实现宏观面积的纳米/亚微米图形结构的制作是可欲而不可求的。近年来，国内外比较多学者相继提出了超衍射极限光刻技术、周期减小光刻技术等，力求通过曝光光刻技术实现大面积的亚微米结构制作，但这类新型的光刻技术尚处于实验室研究阶段。光刻对准技术是曝光前一个重要步骤作为光刻的三大主要技术之一。广州深硅刻蚀材料刻蚀

莫尔条纹是两条光栅或其他两个物体之间，当它们以一定的角度和频率运动时，会产生干涉条纹图案。广州微纳光刻

第三代为扫描投影式光刻机。中间掩模版上的版图通过光学透镜成像在基片表面，有效地提高了成像质量，投影光学透镜可以是1∶1，但大多数采用精密缩小分步重复曝光的方式（如1∶10，1∶5，1∶4）。IC版图面积受限于光源面积和光学透镜成像面积。光学曝光分辨率增强等光刻技术的突破，把光刻技术推进到深亚微米及百纳米级。第四代为步进式扫描投影光刻机。以扫描的方式实现曝光，采用193nm的KrF准分子激光光源，分步重复曝光，将芯片的工艺节点提升一个台阶。实现了跨越式发展，将工艺推进至180~130nm。随着浸入式等光刻技术的发展，光刻推进至几十纳米级。第五代为EUV光刻机。采用波长为13.5nm的激光等离子体光源作为光刻曝光光源。即使其波长是193nm的1/14，几乎逼近物理学、材料学以及精密制造的极限。广州微纳光刻