光刻技术的发展与应用

第 1 页 1 绪论 在微电子制造技术中，最为关键的是用于电路图形生产和复制的光刻技术，光刻技术的研究与开发，在每一代集成电路技术的更新中都扮演着技术先导的角色。目前国际微电子领域最引人关注的热点，就是即将到来的光刻技术变革，这一变革将对整个微电子制造技术的发展产生深远的影响。 从目前的发展趋势判断，0.13μm 光刻仍将采用光学光源，其中问题只在于是将248nm 技术继续推进到0.13μm，还是采用193nm 技术。随着加工尺寸向0.1μm 逼近，能否突破 0.1μm 成为一只占据主流地位的光学光刻技术所面临的最为严峻的挑战。更短波长光源、新的透镜材料和更高数字孔径光学系统的加工技术，成为首先需要解决的问题；同时，由于光刻尺寸要小于光源波长，使得移相和光学邻近效应矫正等波前工程技术成为光学光刻的另一项关键技术。 由于分辨率增强技术的发展，光学光刻的极限分辨率可以达到光源波长的1/2。因此，193nm 波长的光源分辨率可以达到0.1μm，157nm 波长的光源分辨率可以达到0.07μm。而由于深紫外光被各种材料强烈吸收，继续缩短波长将难以找到制作光学系统的材料，这使得光学光刻最终将在0.07μm 达到其技术上的“终点”。 在光学光刻技术努力突破分辨率“极限”的同时，替代光学光刻的所谓后光学光刻或称下一代光刻技术（Nex t Generation Lithography ，NGL）的研究，在近几年内迅速升温，这些技术包括 X 射线、极紫外（EUVL）即软 X 射线投影光刻、电子束投影光刻、离子束投影光刻等等。这些技术研究的目标非常明确，就是在0.1μm 及更小尺寸的生产中替代光学光刻技术。 本文主要介绍了光刻技术的基本原理和工艺流程，以及光学光刻技术和下一代光刻技术的研究现状与应用前景。 第 2 页 2 光刻的基本概念及工艺流程 光刻技术是利用光学复制的方法把超小图样刻印到半导体薄片上来制作复杂电路的技术。光刻技术是微制造领域最为成功的技术。自从它在 1959 年被发明以来，就成为半导体工业最有用的工具。迄今为止，基本上所有的集成电路都是通过它制造的。 光刻的原理与印相片相同，涂在硅片上的光刻胶相当于相纸，掩模相当于底片。用特定波长的光照射光刻胶，光刻胶有感光性和抗蚀性即正负性两种类型。正胶曝光部分在显影液中被溶解，没有曝光的胶层留下；负胶的曝光部分在显影液中不溶解，而没有曝光的胶层却被溶解掉。经过显影，则显出光刻图形。光学光刻是由投影光学系统和掩模版相结合来产生...