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曝光光源向短波长进展和干法刻蚀代替湿法刻蚀

下一节:光学曝光技术

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曝光光源向短波长进展和干法刻蚀代替湿法刻蚀课程教案、知识点、字幕

好 我下一节讲

曝光光源向短波长进展

和干法刻蚀代替湿法刻蚀

我们知道我们现在集成电路

我们说了从微米 亚微米

深亚微米

一直到130纳米

什么90纳米

什么65纳米

一直到40 到20几

一直到现在14 16纳米

一直到7纳米

到5纳米甚至

是谁

就是说那个特征线宽

或者是叫做设计标准

逐渐的降低

我们说起来容易

我们特征线宽降低的过程当中

就要求我们制作的线条

制作的布线达到这种量级

我们达到这种量级

要想达到这种量级

首先你有一条

你曝光

你曝光的你尺寸

必须得达到这个量级

你要想曝光的尺寸

达到这个量级

后边我们可以看到

曝光的波长

跟你刻蚀线条的精度

在同样一个数量级上

那么我们可以这样理解

就是说你特征线宽

你随着你特征线宽的下降降低

你图象的分辨率肯定的话

也要提高

注意图像分辨率的提高

意味着线条尺寸变小

注意图像分辨率的提高

是尺寸变小

尺寸越小分辨率越高

把这个事儿弄清楚了

好了

那么我们看看平常

我们所说的这些波长

可见光的波长

那么可见光细分了

有什么X线 G线 H线 I线

大概我们知道可见的光的波长

是什么 380到780纳米

380到780纳米

根据什么

它有 你像汞发出来的线

它有I线 G线 H线

它都有特定的波长

你看G线436纳米

H线是405纳米

I线是365纳米

那么往上走

那么可见光显然是

你要是进入到多少

你线条尺寸比这个再小了

这个波长就不能用了

必须往深处走

深处走了就是激光光源了

激光光源是氟化氩

波长240纳米

那么你随着

你线条尺寸你变小

最小的尺寸

这是纵坐标最小的尺寸变小

它波长的话

你看这是2004年

你现在到多少了

现在我们最什么的

最先进的到7纳米了

研究的是5纳米的

产业化的到14 16纳米了

我们引进的技术有到24纳米的了

所以你随着加工线条

或者是尺寸精度

或者特征线宽

或者设计标准的降低

你波长必须得往下降

波长必须得往下降

这张图

就是照相制版技术的发展经历

你发展经历到2010年

到了什么

到了你看

它都是在设计标准吧

你看 0.35 0.25 0.18

130纳米 100纳米 70纳米

这不是一直往下降吗

一直往下降

你分辨率

所用的光

波长也逐渐的往下降

开始是可见光

后来是X射线

现在电子束到离子束

一直往下 往下减少

那么现在这张图

表示的是曝光波长的变迁

曝光波长的变迁你看看

这是曝光波长

400 300 200 100 13

那么开始是

超高压水银灯 这紫外线

到紫外线怎么

这是超短波长紫外线

那它的波长13.5纳米

13.5纳米

你要想制作十几纳米的

或者几纳米的

这个线条

你那个特征线宽

或者设计标准

你用的波长的话

必须近似这种波长的

同时从我们搞材料的角度

来看这个问题

不光说是波长

光源的波长逐渐的要变化

那么里边的话

跟他配套的系统

你的细分是什么

透镜系统采用什么透镜系统

透镜系统采用什么玻璃材料

开始是光学玻璃材料

合成石英 到英石

你现在这是透镜材料嘛

你如果波长再短了

只能用反射镜

所以的话随着波长的变短

随着波长的变短

当然你波长变短

是因为你精细度要求的呀

你特征线宽

你设计标准

你栅长

你栅长你变小了

你变小了的话

你想办法得加工出

这么精细的线条出来

你要想加工出

这么精细的线条出来

你所用的波长必须得短

你要想波长要变短

除了你用光源要逐渐的变化

从高压

超高压水银灯

到紫外激光

一直到超短波长的紫外线

那你还要在细分上有变化

在透镜系统上有变化

在这种各种玻璃上想办法

开始是光学玻璃

后来是合成石英了

最后是英石

这些材料上

有一系列的变化

那这是光刻技术

光刻技术的话

也得光学微影

就是光刻技术的开发经历

你看现在早的是等倍投影技术

缩小投影技术

G线 I线 氟化氩

这是氟化氪 氟化氩

最后叫氟 准分子激光器

那么光刻胶也相应的变化

光刻胶也要相应的变化

所以你随着你

大家伙用一个手机也好

用一个笔记本电脑也好

那功能越来越多

体积越来越小

大家伙都喜欢它

但是这里边

这里边实际上

你要想达到这些功能

大家伙都喜欢

那怎么样

你必须得精细

精细最重要的衡量精细的标准

就是特征线宽 就是特征标准

我们说就是那个栅长

那个栅长你要想要小

那带来一系列的问题

不光工艺上的问题

材料上也有一系列的问题

需要解决

那么你意思就是说

你各种光刻胶

光刻胶

你这些光刻胶你要开发出来

你开发不出光刻胶来

你也不行

你光有光源

没有光刻胶也是不行

那么曝光

我们说曝光

实际上我们曝光

我为什么要曝光

实际上我们曝光

曝的是光刻胶

在光刻胶上先制作出精细图形出来

你有了光刻胶制作出图形来

你才能怎么样

才能进一步的进行刻蚀

刻蚀谁

你需要刻蚀谁就刻蚀谁

刻蚀金属 刻蚀氧化物

刻蚀半导体

你要想刻蚀这些东西

你都得把掩膜制作出来

你把光刻胶制作出来呀

你光刻胶制作出来

你才能进行刻蚀

那么你要想制作

在光刻胶上制作出图形来

你先得对它曝光

曝光这里边讲

早期是接触式曝光

又叫接近式曝光

又叫近接式曝光

要反射投影曝光

投射缩影仪曝光

缩影仪投影曝光

然后反射式曝光

那么其他曝光装置

是X线曝光

激光束曝光电子束曝光

离子束曝光等等这些东西

你随着你的精细度的增加

那采用不同的曝光装置

采用不同的曝光方法

这里边的话

都涉及到一些问题

紫外线光源

什么

不光涉及到光源

还有板怎么制作等等

得有一系列的问题

一系列的问题

当然你要说透镜曝光

你要采取什么透镜

你激光曝光

它也得有激光束

你怎么得

包括电子束

你怎么给它聚焦怎么偏转

等等这些事情

你还有一个效率的问题

效率的问题

你觉得它曝光它效率很低

也是不行

所以这里边牵扯到一系列的

曝光完了以后

就是要进行刻蚀

进行刻蚀了

那么我们刚才讲了

铜布线代替铝布线

是大规模集成电路

向精细化发展的一个划时代的

具有划时代的意义

那么第二个具有划时代的意义

就是干法刻蚀代替湿法刻蚀

过去我们采用的都是湿法刻蚀

比方说在微米 亚微米量级

都是湿法刻蚀

那么湿法刻蚀

就是用溶液进行刻蚀

那么溶液进行刻蚀

它是你用金属有不同的溶液

不同的金属又有不同的溶液

你用氧化物有氧化物的溶液

用半导体硅

有硅的溶液

但是这些问题都好解决呀

我用溶液

我不是有做了

光刻胶做了图形了嘛

我对每一个光刻胶的部分

进行刻蚀就是的了

但是湿法刻蚀除了它溶液要处理

不同的材料

要选不同的刻蚀剂以外

不是关键的问题

最关键问题

就是湿法刻蚀

它对于超精细线条的刻蚀

它是有问题的

怎么叫有问题

因为湿法刻蚀是各项同性刻蚀

什么叫各项同性刻蚀

就是说你泡在刻蚀液里边去了

刻蚀液它不是直上直下的走

它是各项同性的

它两边走啊

线条很细了

它往两边钻

有叫钻蚀又叫刻蚀

这一钻蚀一刻蚀

当你线条很小光刻胶很细了

这边也钻 这边也钻

结果就把线条刻蚀穿了

所以

湿法刻蚀它是各项同性刻蚀

它对于制作超精细的

线条来讲它是不行的

那么不行采取什么

就采取干法刻蚀

干法刻蚀有各种类型的了

你看干法刻蚀

它是由等离子体刻蚀

有反应离子刻蚀

还有溅射刻蚀

还有离子膜等等这些

等等这些

从这个图上我们可以看到

往上走是化学反应占主要的

从下走是物理反应做主要的

那么化学反应你看

化学反应它是个各项同性的

它有钻蚀

你看有钻蚀吧

你本来要它直上直下的

它不直上直下的

它往两边走

两边走的话

当那个线条很细了的话

这边也钻 这边也钻

最后它就断线了

而物理刻蚀

它是各项异性刻蚀

它是高能量低压的

我指哪儿打哪儿

我像一个刀一样

削下去 直上直下的削下去

你这样的话

我线条是什么样的线条

我什么样的光刻胶

我刻蚀出来

肯定是什么样的线条

这样的话

就保证它线条的精度

我光刻胶制作多高的精度

我生产出来的线条

就多精细的线条

那么这张图就是从上

往上走是化学反应指向的

往下走是物理反应指向的

那么看是等离子体刻蚀

因为等离子刻蚀

就把它放在等离子体里边了

那么等离子体

它像各个方向刻蚀

那反应离子刻蚀

它就比它要好的多

某种意义上我就可以实现了

各项异性的刻蚀

但是也有各项同性的成分

我要用离子束

甚至反应离子束

当然比它要好的多了

离子束离子束

我就离子束打下去

我打下去以后

像一个刀一样切下来

像离子膜也是这种情况

它都可以实现

各项同性的刻蚀

当然用高密度等离子

还有电子磁选共振

什么螺旋波

什么高密度等离子体等等

这些东西

现在都有应用

都有应用

问题在于什么

可能是价钱

价钱比较贵 价钱比较贵

但是现在都有用

好 我们通过以上讨论就可以看的出来

你要实现超精细化

你要使集成度提高

你 刚才讲了第一大措施怎么样

用铜布线代替铝布线

第二是用干法刻蚀代替湿法刻蚀

那么现在比方到190纳米

到了深亚微米以后

都是用干法刻蚀

干法刻蚀代替湿法刻蚀

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半导体和集成电路材料

-第一讲 集成电路与硅晶圆

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--储存器IC(DRAM)和逻辑LSI的进展

--集成电路发明逾50年——两人一小步,人类一大步

--从硅石到金属硅,再到99.999999999%的高纯硅

--从多晶硅棒到单晶硅棒

--从单晶硅棒到晶圆

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--IC制作中的薄膜及薄膜加工——PVD法

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-半导体和集成电路材料--集成电路布线覆膜工艺

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--摩尔定律继续有效

-曝光光源向短波长进展和干法刻蚀代替湿法刻蚀--作业

微电子封装和封装材料

-电子封装及分类方法

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-印制线路板材料及制图方法--作业

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--半导体封装的设计

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--第二章小结

-积层式印制线路板及元器件安装方法--作业

平板显示器及相关材料

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--平板显示器-被列为战略性新兴产业

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