微電子器件和電路光刻蝕工藝-集成電路檢測(cè)顯微鏡

光刻蝕工藝。
  由于微電子器件和電路的進(jìn)一步發(fā)展受到光刻圖形分辨率的
限制，那么了解產(chǎn)生這些限制的技術(shù)因素是很重要的。在復(fù)制工
藝中，圖形是用掩模來(lái)產(chǎn)生的，掩模通常是敷在玻璃版上的照相
乳膠膜或者是鉻膜。這種掩模版是壓觸在半導(dǎo)體晶片上或者與半
導(dǎo)體晶片十分緊密地靠近，而晶片上涂有稱(chēng)之為光致抗蝕劑的光
敏聚合物。光從掩模的透明部位通過(guò)，就會(huì)使相應(yīng)部位的抗蝕劑
曝光，使聚合材料產(chǎn)生變化，從而可用化學(xué)顯影液將其選擇性地
溶解掉(如果采用的是正型抗蝕劑的話)?？刮g劑的開(kāi)口區(qū)域就確
定了基片上的裸露面積，以便進(jìn)行諸如金屬淀積、腐蝕等下遭
工序的加工。負(fù)型抗蝕劑與此相類(lèi)似，區(qū)別在于曝光區(qū)域是不溶
解的、而在顯影之后仍然保留下來(lái)。假如掩模圖形的線條比較寬
的話，例如幾個(gè)微米，那么在抗蝕劑以及其后晶片上將會(huì)相當(dāng)精
確地再現(xiàn)出掩模版上的圖形。但是，當(dāng)要求分辨率更高而且其線
寬減小到可與曝光時(shí)所用光的波長(zhǎng)相比擬的時(shí)候，掩模窗口的衍
射效應(yīng)和抗蝕劑層內(nèi)的反射效應(yīng)就會(huì)降低掩模復(fù)制圖形的質(zhì)量。

  為了理解產(chǎn)生這種效應(yīng)的基本原理，可以考察一個(gè)簡(jiǎn)單的衍
射效應(yīng)的實(shí)例，即觀察與表面相隔一定距離的一個(gè)刀口狀邊緣以
平行光照射時(shí)的衍射情況。由于邊緣的衍射現(xiàn)象，入射光會(huì)向幾
何遮蔽區(qū)擴(kuò)展一定的距離。當(dāng)掩模線寬(此處看做一個(gè)狹縫光闌)
小于1微米時(shí)，這種衍射效應(yīng)是值得注意的。

  制作圖形的光刻蝕技術(shù)是現(xiàn)代集成電路制造工藝的基
礎(chǔ)。但是，在制造集成電路所用的若干工藝步驟中，光刻蝕是現(xiàn)
在生產(chǎn)線上成品率最低的工序，而且采用光刻蝕法來(lái)制作圖形，
也不能滿足新一代微電子器件的性能和密度的要求。因此，這就
需要新的圖形形成工藝，而新的圖形形成工藝同樣又需要有新的
輔助制造工藝。為滿足用戶關(guān)于性能、成本和可靠性的期望，、還
需要采用計(jì)算機(jī)控制的自動(dòng)生產(chǎn)工藝及其完善的自動(dòng)檢測(cè)技術(shù)。

  高能束，尤其是電子束、離子束和激光束，則是解決上述問(wèn)
題的有力手段 。即采用離子束能把摻雜物的原子注入
到半導(dǎo)體中以補(bǔ)充或取代擴(kuò)散，電子束能象現(xiàn)在的光刻蝕工藝一
樣，在抗蝕劑表面產(chǎn)生圖形，激光和電子束能對(duì)損傷的晶片進(jìn)行
退火，其效果比目前的爐子退火要好。這些柬，尤其是荷電粒子
束，作為工藝加工和檢測(cè)手段的實(shí)際優(yōu)越性，是它們基本上能完
成相當(dāng)于現(xiàn)行工藝的同樣功能，但是完成這些功能的方法卻有質(zhì)
的差別。因此，可望其加工質(zhì)量會(huì)有重大變化，而這種期望的確
實(shí)現(xiàn)了。例如，在生產(chǎn)過(guò)程中已成功地采用了激光和離子束，如
用于電阻器的阻值微調(diào)和離子注入。電子柬能用來(lái)制作尺寸更
小的圖形，其邊緣分辨率比光刻蝕所能達(dá)到的最高水平還要高。
現(xiàn)有的數(shù)據(jù)表明，用電子束制作圖形可以減少圖形的缺陷密度，
而這正是提高成品率的關(guān)鍵因素，而且，制造出能實(shí)現(xiàn)廉價(jià)生產(chǎn)
器件的電子束設(shè)備也是可能的。目前，電子柬刻蝕這一新技術(shù)已
經(jīng)足夠地成熟，并形成了適于生產(chǎn)下一代微電子器件的新的刻蝕
技術(shù)和質(zhì)量控制手段。

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