光刻工艺—曝光(一)

企业   2024-06-30 23:00   浙江  

曝光作为整个光刻工艺流程中必不可少的一步,其带来的影响也是可不忽视。影响光刻曝光过程的主要参数有曝光光源、抗反射层、分辨率、焦深以及曝光强度。曝光光源在介绍光刻机篇有所提及,抗反射层在之前的文章也有单独的阐述。这次主要讲述分辨率。

分辨率

光刻机的分辨率表示的是光刻机能够清晰地在晶圆上所能投影出的最小特征尺寸,可以简单理解为两个相邻的点能够被区分的最小距离。若两点之间的距离小于这个分辨率值,则这两点可能无法被区分并可能被视为一个点。那什么是最小特征尺寸?在一个芯片中,需要曝光很多不同的尺寸,其中需要曝光的最小的尺寸,就叫做最小特征尺寸,即工艺节点。当我们提一个5nm技术节点,通常是指该工艺的最小特征尺寸接近5nm

  特征尺寸和节距                  光刻机基本部件

分辨率R的公式:R=kλ /NAk表示工艺因子,一般在0.60.8之间;λ为曝光光源波长;NA为数值孔径)。

可以看出,波长会直接影响曝光系统的分辨率,波长越短,分辨率越高,另一个影响分辨率的主要因素是数值孔径。因此,提高透镜的半径或者提高介质的折射率都可以提高系统的分辨率。但是在实际光刻工艺中提高介质折射率是不现实的,所以主要以采用短波长及增大物镜半径作为提高分辨率的手段。那什么是数值孔径。

镜头的数值孔径:透镜系统中的一个参数是数值孔径(NA)。NA 表示透镜聚集光线的能力。当在其余条件一定的情况下,更大的透镜直径可能允许更大的入射角,从而增加数值孔径。所以光刻机的透镜在工艺允许的条件下尽可能大一些。但是随着透镜的直径增加,其制造难度也会大大增加。由于衍射作用的存在,当两个图形接近到一定程度时,即使是最理想的透镜,也会使它们混淆不清。然而,增加NA却有一定的限制,它要和焦深(DOF)这一参数折中考虑。

光源和透镜因子

各光源的波长

  • 小结:分辨率可以从两个方面来看,一个是光刻机的分辨率,一个是光刻胶的分辨率。但总的来说光学系统的分辨率决定了光刻胶能够成像的最小尺寸。从光刻胶的分辨率来说,其自身的化学组成和制备工艺;光刻胶的膜厚;相对的显影液等都会影响到光刻胶的分辨率。光刻机的种类也会影响,不同类型的光刻机对光刻胶的分辨率有影响,因为不同类型的光刻机具有不同的光学系统和工艺条件

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