本章要求
- 列出光刻胶的四大组成成分光刻胶的基本成分包括：
聚合物polymer（用来整合其他成分），感光剂sensitizer，溶剂solvent和添加剂additives
- 说明正负光刻胶的区别
负胶：曝光部分显影后变硬（因为聚合物交联作用）并留在晶圆表面，未曝光的部分会被显影剂溶解；更便宜；溶剂使用有毒的二甲苯；
正胶：曝光后会被显影剂溶解，未曝光的部分留在晶圆表面；分辨率更高；溶剂使用醋酸盐；
- 列出光刻工艺的流程
光刻技术可以分为三个主要工艺流程：光刻胶涂敷，对准和曝光，以及光刻胶显影
对于旧式纯水手动技术，整个光刻流程需要八道工序：晶圆清洗、预烘烤和底漆层涂敷、光刻胶 自旋涂敷、前烘、对准、曝光、曝光后烘烤、显影、后烘和图形检测
- 说明四种对准和曝光系统
接触式曝光机
接近式曝光机
（扫描）投影式曝光机
（步进）投影式光刻机
（步进）扫描式光刻机
光刻机和曝光机这里表示同一含义
- 说明集成电路工艺中最常使用的对准和曝光系统
晶圆轨道-步进机配套系统，其优点：通过减少晶圆的处理次数显著提高产量，并通过减少底漆层和自旋涂敷的时间间隔来提高成品率
- 说明晶圆的在晶圆轨道机---步进机配套系统中的移动方向
晶圆进入预处理反应室；自旋涂敷机；冷却台；加热台；显影机；加热台
- 说明分辨率与景深DOF(depth of focus)、波长(the wavelength of the light)和数值孔径
NA(numerical aperture)的关系
R=frack1lianmuda{NA}
分辨率与光的波长成正比，与数值孔径(numerical aperture,NA)成反比
k1为系统常数，NA=r0/D
由DOF=\frac{k_2}{2(NA)^2}
NA^2和景深DOF成反比
- 至少列出三种下一代的光刻技术
极紫外线光刻技术euv，电子束直写光刻技术ebdw，纳米压印技术nil(nanoimoprint
lithograghy)
习题
- 什么是光刻技术？
光学光刻技术是一种图形化工艺，使用紫外线将光刻板或倍缩光刻板上设计的图案转移到暂时涂敷在晶圆表面的光刻胶上
- 正负光刻胶有什么区别？
正光刻胶被紫外线曝光后会变成可溶性；正光刻胶的分辨率更高；溶剂为醋酸盐；主要成分是酚醛树脂，曝光前就已经是交联状的聚合物
负光刻胶会因为聚合物交联作用而成为不可溶性的；溶剂为有毒二甲苯；
- 列出光刻胶的四种成分，并解释说明各自的作用
光刻胶薄膜越薄，分辨率越高，但同时抗刻蚀和离子注入的能力也就越低
聚合物：附着在晶圆表面的有机固态材料，作为图形化转移过程中的遮蔽层
感光剂：一种感光性很强的有机化合物
溶剂：溶解聚合物和感光剂的一种液体
添加剂：用于调整和控制光刻胶在曝光时的光化学反应
- 列出光刻工艺流程
光刻技术可以分为三个主要工艺流程：光刻胶涂敷，对准和曝光，以及光刻胶显影
基本的光学光刻工艺流程为：晶圆清洗，预烘烤和hmds底漆层涂敷，光刻胶自旋涂敷coating，前烘soft bake，对准与曝光，曝光后烘烤，去除光学边缘小珠，显影后烘和图形检测
- 为什么晶圆在光刻胶涂敷之前需要清洗？
除去污染物，帮助光刻胶在晶圆表面有更好的附着力
- 预烘烤和底漆涂敷的目的是什么？
预烘烤：去除晶圆表面的水汽
烘烤温度太低或时间太长，表面脱水不足就会引起光刻胶附着问题
烘烤温度过高将会引起底漆层分解而形成污染，且影响光刻胶的附着
底漆涂敷：hmds（六甲基二戊烷）底漆层薄膜可以帮助光刻胶黏附在晶圆表面，增强硅化物的粘合力；防止光刻胶的水和过程
- 列出底漆涂敷的两种方法。哪种是先进集成电路工艺中使用的？为什么？
自旋涂敷；
蒸汽底漆层涂敷：先进的光刻技术中，hmds将通过蒸发进入预处理反应时，然后在预烘烤过程中沉积于晶圆表面。
蒸汽底漆层涂敷应用在先进集成电路工艺中。因为蒸汽底漆层涂敷能减少液态化学品所携带的微粒污染表面
- 哪些因素会影响光刻胶自旋涂敷的厚度和均匀性
光刻胶厚度和均匀性与自旋速度，自旋转速增加方式，光刻胶温度，晶圆温度，空气流速度和气体温度有关
- 前烘的目的是什么？列出烘烤过度和不足的后果
前烘会将光刻胶内的大部分溶剂去除，并使其变成固体，即蒸发光刻胶的溶剂以增加粘附性。
过度烘烤会使光刻胶聚合，影响曝光感光度。
烘烤不足，会因过量的溶剂而造成模糊不清的图像，并在刻蚀或离子注入工艺中造成光刻胶剥离
- 列出四种曝光技术，并说明哪种分辨率更高
接触式曝光机contact printer
接近式曝光机proximity printer:掩膜版mask寿命更长，但分辨率最低
投影式曝光机projection printer
步进机stepper:分辨率最高
- 控制曝光(exposure)工艺的因素是什么？
曝光取决于光的强度和曝光时间。
总曝光光流量，简称总曝光量，等于光的强度light intensity（可由电功率electrical power）控制和曝光时间exposure time的乘积
曝光的缩小比例数值越大，光学分辨率越好，但所耗时间也越长
- 解释曝光后烘烤（PEB,post exposure bake）的目的。在此过程中，烘烤过度与不足分别
将产生什么问题？
降低驻波效应the standing wave pattern，同时提高光学光刻技术的分辨率。
驻波效应的产生原因：当曝光的光线从光刻胶与衬底的界面反射时，会与入射的曝光光线产生相长干涉和破坏性干涉
PEB所需温度比软烘（soft bake，亦称前烘）高
不充分的Peb不能完全消除驻波效应
过度的peb影响光刻胶聚合和显影
- 列出显影工艺的三个过程
显影develop
冲洗rinse
干燥spin dry
- 解释后烘(亦称hard bake硬烘)的目的。光刻胶后烘过度和不足，分别将产生什么问题？
后烘的目的：将残余的溶剂从光刻胶中去除，改善刻蚀和离子注入的抵抗力以及光刻胶的附着力；填补针孔
烘烤不足会使光刻胶在刻蚀工艺过程中损失，并影响附着力
过度烘烤会引起光刻胶流动并影响分辨率
烘烤温度太低，形成填充针孔效应，使光刻胶无法达到所需强度。
- 光刻工艺后，需要哪两种工艺？
测试和检测工艺；通过了检测过程，晶圆将转移到刻蚀和离子注入过程
- 为什么晶圆进入下一道工艺之前需要参数测量和缺陷检测？
确保光刻胶photoresist图形化参数处于工艺容许的范围内，避免进一步损失。
光刻胶上的图形只是暂时的，而刻蚀和离子注入后就成为永久性的，此时无法再重新处理晶圆
- 解释为什么需要高强度和短波长光源
较短的波长有较高的光刻分辨率
- 为什么在小于1/4微米集成电路制造过程中，需要化学机械研磨工艺？
因为光学光刻过程中的景深是必备条件，所以晶圆的表面需要高度平坦化，而只有cmp能达到要求的表面平坦化效果
- 解释浸入式光刻技术怎样提高光刻分辨率
通过在物镜与晶圆表面之间的空隙中填充去离子水来来显著提高光刻分辨率
- 双图形化工艺工程师的观点"光学光刻技术已经到了极限，半导体不能再图形化了。"你同意他的观点吗？为什么？
结合浸入式光刻和多双重或多重图形化技术，将光学光刻发展应用于22纳米技术节点，而且可以拓展到16纳米节点会更小。
因此虽然光学光刻技术说有极限，但图形化没有极限
- 列出至少两种在未来可能取代光学光刻技术的半导体光刻技术
极紫外线光刻技术euv，电子束直写ebdw光刻技术，纳米压印技术nil
- 以你的观点，nlg最有可能的替代技术是什么？