北京科技大学材料科学学院：《薄膜材料与纳米技术 Thin Film Materials & Nanotechnology》第八讲 薄膜的图形化技术（主讲：唐伟忠）

第八讲 薄膜材料的图形化 Patterning of thin films

第八讲 薄膜材料的图形化 Patterning of thin films

◆薄膜图形化的光刻技术 ◆光刻使用的等离子体刻蚀技术 ◆等离子体刻蚀机制 ◆未来的纳米光刻技术

提 要 ◆ 薄膜图形化的光刻技术 ◆ 光刻使用的等离子体刻蚀技术 ◆ 等离子体刻蚀机制 ◆ 未来的纳米光刻技术

薄膜沉积与其刻蚀技术 ■有时,并不满足于使用简单形态的薄膜,而需要 对薄膜进行有目的的加工,形成特定的图形 ■对材料的表层(薄膜)进行显微加工,即它的图 形化,需要使用表面刻蚀技术 对应于制备薄膜材料的CVD、PVD技术,则有 化学的、物理的表面刻蚀方法;在某种意义上, 刻蚀过程是薄膜沉积过程的逆过程 ■半导体工业的高速发展是表面刻蚀技术的主要推 动力,它应用的是光刻的方法

◼ 有时，并不满足于使用简单形态的薄膜，而需要 对薄膜进行有目的的加工，形成特定的图形 ◼ 对材料的表层（薄膜）进行显微加工，即它的图 形化，需要使用表面刻蚀技术 ◼ 对应于制备薄膜材料的CVD、 PVD技术，则有 化学的、物理的表面刻蚀方法；在某种意义上， 刻蚀过程是薄膜沉积过程的逆过程 ◼ 半导体工业的高速发展是表面刻蚀技术的主要推 动力，它应用的是光刻的方法 薄膜沉积与其刻蚀技术

八层布线的集成电路的断面形貌 Cu 八层Cu导线(灰色)、其间由硬质碳形成的绝缘层(白色)以及 其下所连接的0.13μm线宽的CMOS器件。这都需要薄膜 制备技术,也需要薄膜的图形化技术

八层布线的集成电路的断面形貌 八层Cu导线(灰色)、其间由硬质碳形成的绝缘层(白色)以及 其下所连接的0.13m线宽的CMOS器件。这都需要薄膜 制备技术，也需要薄膜的图形化技术 Cu C CMOS

以光刻技术在薄膜表面获得图形 Sio Substrare 若要在Si件表面制备如图所示的SO2图形,就需 要求助于光刻技术

以光刻技术在薄膜表面获得图形 若要在Si器件表面制备如图所示的SiO2图形，就需 要求助于光刻技术 Si

光刻所用的掩膜 MauL 掩膜的示意图 A franky unman cr El pale 掩膜由高度平整的紫外石英玻璃和它上面由电子束刻蚀形 成的Cr薄膜图形所组成,前者可以透过紫外线,而后者 将对紫外线发生强烈的吸收

光刻所用的掩膜 掩膜的示意图 掩膜由高度平整的紫外石英玻璃和它上面由电子束刻蚀形 成的Cr薄膜图形所组成，前者可以透过紫外线，而后者 将对紫外线发生强烈的吸收

半导体技术中所采用的光刻技术 Si片 暴光 氧化:形成Si0层 溶解:去除部分光刻胶 加热:光刻胶固化 涂敷:涂光刻胶 加热:光刻胶预固化 SiO2层的刻蚀 掩膜对准 溶解或灰化:去除光刻胶 不仅SO2,其他的材料,如Si,Al,也可由光刻方法进行刻蚀

半导体技术中所采用的光刻技术 Si片 氧化：形成SiO2层 涂敷：涂光刻胶 加热：光刻胶预固化 掩膜对准 暴光 溶解：去除部分光刻胶 加热：光刻胶固化 SiO2层的刻蚀 溶解或灰化：去除光刻胶 不仅SiO2 , 其他的材料,如Si, Al, 也可由光刻方法进行刻蚀

Automatic coat and develop track 依次可完成清洗、涂胶、暴光、刻蚀等工序

Automatic coat and develop track 依次可完成清洗、涂胶、暴光、刻蚀等工序

光刻过程中的暴光方法 Condenser Cr on glass reducton liCs imsa in rest co wafer 暴光可采用接触式、非接触式、以及投影式的形式。在后 者的情况下,可对掩膜的图形缩小~10倍

光刻过程中的暴光方法 暴光可采用接触式、非接触式、以及投影式的形式。在后 者的情况下，可对掩膜的图形缩小10倍

光刻过程中的暴光 GCA 6700 STEPPER

光刻过程中的暴光 ——GCA 6700 STEPPER