第八章-光刻原理和技术ppt课件.ppt

第八章 光刻原理和技术－Lithography
§ 引 言
§ 光刻工艺流程
§ 光刻光学
§ 光致抗蚀剂
§ 先进的曝光技术
§ 引言
光刻是IC制造业中最为重要的一道工艺
接触式(Contact)
接近式(Proximity)
投影式(Projection)
Three types of exposure systems have been used.
1:1 Exposure Systems
Usually 4X or 5X
Reduction
目前主流光刻机是 Projection Printing
光刻掩模版为4X或5X，每一次曝光到晶片的部分区域，一般每台光刻机每小时可以加工25－50片晶片
第八章 光刻原理和技术－Lithography
§ 引 言
§ 光刻工艺流程
§ 光刻光学
§ 光致抗蚀剂
§ 先进的曝光技术
§ 光刻光学 (optics of lithography)
光刻的基本要求
基本光学概念
曝光分类
掩膜版工程
光刻系统的基本要求
Resolution 分辨率,即能加工的最小尺寸
Depth of focus 焦深
Field of view 视场
Modulation transfer function
光学传递函数
5. Alignment accuracy
套刻精度
6. Throughput
产量
取决於光学系统
取决於机械系统
§ 光刻光学 (optics of lithography)
光刻的基本要求
基本光学概念
衍射
数值孔径
分辨率
曝光分类
掩膜版工程
光的衍射效应
光在空间中以电磁波的形式传播
当物体的尺寸远大于波长时，把光作为粒子来处理
当物体的尺寸和波长可比拟时，要考虑光的波动性－衍射
衍射光学
光在传播过程中绕过障碍物边缘而偏离直线传播的现象，称为衍射。(Diffraction)
如果孔径的尺寸和波长相当，光在穿过小孔后发散。小孔越小，发散得越多。“bending of light”
衍射光学
如果想在像平面(如光刻胶）对小孔进行成像，
可以用透镜收集光并聚焦到像平面
衍射分类
Fresnel diffraction or near field diffraction:
像平面和孔径很近。光直接穿过孔径到像平面，无中间透镜系统
Contact print and proximity print
Fraunhofer diffraction or far field diffraction
像平面远离孔径，孔径和像平面之间有透镜，来捕捉、聚焦图像
Projection print
A simple example is the image formed by a small
Circular aperture (Airy disk)
Diameter of central maximum =
f: 透镜的焦距
d：孔径的直径
点图像的分辨率
根据Rayleigh 原理，两个像点能够被分辨的最小间隔为
Rayleigh suggested that a reasonable criterion for
resolution was that the central maximum of each
point source lie at the first minimum of the Airy
pattern.
f: 透镜的焦距
D：孔径的直径
数值孔径(Numerical Aperture NA)
光学系统的数值孔径描述透镜收集光的能力
n是透镜到硅片间的介质折射率
对空气为1
分辨率-Resolution
一般来说，
最小线宽
K1＝~
提高分辨率，减小最小线宽的方法：
减小波长
采用高数值孔径的光学系统(大透镜）
K1取决光刻系统和光刻胶的性质
然而采用高数值孔径的光学系统(大透镜），会使景深变差
采用MTF来表征掩膜上的图形转移成光刻胶上像的质量，衡量图像的对比度(contrast)。和线条尺寸有关，线条尺寸越小，MTF越小。
光学传递函数-Modulation Transfer Function MTF
§ 光刻光学 (optics of lithography)
光刻的基本要求
基本光学概念
曝光分类
掩膜版工程
曝光方式
接触式曝光 Contact printing
光学接近式曝光 Optical pro