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对光刻工艺中在光阻底部增加抗反射涂层（BARC）的研究

作　者: 袁烽
导　师: 张之圣；程高龙
学　校: 天津大学
专　业: 电子与通信工程
关键词: 光刻工艺线宽(CD) 底部抗反射层(BARC) 曝光能量范围(EL) 焦距(DOF) 光阻底部缺口
分类号: TN305.7
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
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内容摘要

随着半导体工艺的进一步发展,因此要求光刻工艺中所能达到的线宽越来越小。本文提出了通过增加抗反射涂层(BARC)来提高光刻工艺中线宽解析度的办法。进一步通过实验验证了改善成果,并对BARC工艺中造成的缺陷提出实用性的改善。本文研究了光刻工艺的流程,详细阐明了光刻工艺中各个环节的作用及相关工具。光刻简单理解可以分为四个环节:涂胶系统;曝光系统;显影系统和检测系统。涂胶主要是将光阻均匀涂布在晶片表面;曝光主要是将光罩上的图形反映到光阻上;显影则是将光阻上的图形完全打开并且让光阻固化;最后检测顾名思义,就是检查以上工序完成后的晶片有没有达到工艺的要求,比如线宽,套刻精度和图形缺陷等等。通过对高端光刻工艺的研究,发现在光阻底部增加抗反射涂层(BARC)的重要性, BARC是一种能有效消除光反射形成驻波的抗反射材料,在光刻胶和基底之间添加BARC抗反射层,能够增加曝光能量范围(EL)和焦距(DOF),减少由于基板几何结构差异对CD的均匀度产生的影响,同时减少基板的锐边引起反射光的散射而造成的图形缺口,缓解由于基板的构型导致光刻胶厚度不同而引起的摆动曲线效应,从而能够在更小线宽下得到较好的光刻图形。在对BARC提出了一系列理论成果之后,着手通过实验数据进行验证,并得出BARC工艺的介入能非常有效的改善光刻工艺的工艺窗口,使得光刻工艺极限又往前迈出了一大步。当然,在BARC工艺的应用过程中,也遇到了一些技术上的难点,比如碱溶性的BARC会使光阻底部产生缺口的现象,给现有的工艺带来负面影响,造成产品的缺陷。因此进一步对困难加以分析研究,通过大量的实验数据,最终得到了一个很好的解决办法,并可以在生产中得到了推广应用。

全文目录

摘要  3-4
ABSTRACT  4-7
第一章绪论  7-21
  1.1 引言  7-9
  1.2 光刻工艺  9-19
    1.2.1 光刻工艺概况  11-19
      1.2.1.1 涂胶系统  12-14
      1.2.1.2 曝光系统  14-16
      1.2.1.3 显影系统  16-17
      1.2.1.4 检测系统  17-19
  1.3 光刻面临的困难和挑战  19-21
第二章抗反射层在光刻工艺中的介入  21-29
  2.1 底部抗反射涂层(BARC)概念的引入  21
  2.2 对BARC原理的深入研究  21-26
    2.2.1 基本原理  21-22
    2.2.2 影响反射率的因素  22-24
      2.2.2.1 基板材料和厚度的影响  22-23
      2.2.2.2 摆动曲线与Brunner公式  23-24
      2.2.2.3 BARC折射系数(N)的影响  24
      2.2.2.4 BARC消光系数(K)的影响  24
    2.2.3 BARC的分类  24-26
    2.2.4 平坦型和随形型BARC的比较  26
  2.3 最优BARC和光刻胶厚度的选择  26-29
第三章对BARC工艺的深入分析  29-31
  3.1 BARC工艺的分类  29-30
  3.2 两种BARC工艺的差别  30-31
第四章分析BARC对光刻工艺的提升  31-46
  4.1 BARC厚度调节  31-35
  4.2 编写工艺程式  35-36
  4.3 验证工艺成果  36-46
    4.3.1 消除驻波和反射切开  36-38
    4.3.2 工艺窗口增大的验证  38-43
    4.3.3 最佳工艺条件的确定  43-46
第五章结合生产探索对BARC工艺进行优化  46-50
  5.1 BARC工艺中遇到的问题  46
  5.2 BARC工艺的突破  46-49
    5.2.1 曝光能量改变的影响  46-47
    5.2.2 曝光焦距改变的影响  47
    5.2.3 BARC厚度改变的影响  47-48
    5.2.4 热烘烤温度和时间改变的影响  48-49
  5.3 小结  49-50
第六章结论  50-51
参考文献  51-55
发表论文和参加科研情况说明  55-56
致谢  56

对光刻工艺中在光阻底部增加抗反射涂层（BARC）的研究

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