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微细加工技术

1.微细加工技术现状

1990年微细加工技术的生产水平是100μm到0·8μm。到1994年,16MDRAM64MDRAM已生产,254MDRAM也将投入生产。16—64MDRAM用0·3μm~0·4μm的微细加工技术。256MDRAM用0·25μm的加工技术。目前,实验室已做出1000MDRAM的产品。也就是说,0·1μm~0·08m的微细加工技术,不久也将投入生产。当前微细加工技术的动向是:一方面将生产16—64MDRAM的设备,进行改良,以提高生产率,另一方面是开发新工艺、新设备。微细加工技术的关键是曝光技术和干蚀技术。我们将以这两方面为重点,介绍微细加工技术的现状和开展动态。116—64MDRAM生产技术的改良当前生产16MDRAM的设备,一般都能生产64MDRAM。它们主要用缩小投影曝光装置,典型的有NSR—2005i10c,Ex10B,NSR4425i。其主要参数,如表1所示。缩小投影曝光装置的特点上述三种装置,都能生产14-64MDRAM器件,其中NSR-4425i能生产256MDRAM器件,光刻水平到达0·25μm。

表1主要参数

这三种设备,校正系统都经过改良,稳定性大大提高。同时,对干预反射镜曲线,进行补正。干预光路进行空调,使精度大大提高。另外,对放大倍率也进行补偿和修正。使误差控制在10nm以下。

使用准分子激光器,使曝光功率下降,曝光本钱下降。

NSR-4425i,是一种本钱较低而性能优良的设备,由于它采用了混合和匹配平台,能生产16M、64M、256MDRAM器件。场尺寸达44mm×44mm,主流场为22mm×44mm,生产256MDRAM器件,月产达2万只。

1.1印刷式曝光机

1.1.1概要

它是一种等倍率曝光机,采用混合和匹配平台,具有“印刷〞功能,故而又称它为超技术步进机。其突出优点是生产性高而本钱低。该类机中的优秀者是224i型。它使用i线作曝光光线,大口径光学系统,超高精度的平台,曝光光的波长为355~375nm。每小时能生产200mm片80枚。150mm片105枚,主要参数如表2所示。

表2Model2244i参数

1.1.2结构和特征

该装置的最大特征是采用高性能的1×HerShel-Wynne-Dyson光学系数。它采用两个消色透镜两个棱镜一个主透镜,构成光学系统,曝光场较大,故而生产率较高。曝光时,片上得到的能量较大,故而曝光时间短,由于它采用混合式和匹配式的平板印刷方法,使生产线本钱低而产量高。

1.2电子束直接扫描系统

电子束直接扫描系统,也叫无掩膜曝光系统。以前就有这种系统,但其产量低,未能推广,本文介绍的HL-800D电子束直接扫描系统可生产64MDRAM器件,并且产量也较高,本钱较低。

1.2.1电子束直接扫描系统的优点

电子束直接扫描系统的优点,如表3所示,从表3.看出,它有很多优点,主要是本钱低,开发期短,适应性强特别适合科研单位和小批量生产用。

表3电子束直接扫描系统的优点

假设是每日生产250枚片以下,用电子束直接扫描系统,生产本钱较低,它比用掩膜曝光,本钱低得多。

电子束直接扫描系统,虽然其电子束偏转范围有限(3mm~5mm),但其扫描面积可以“拼〞。这样,扫描面积就不受限制。该设备,也可生产256MDRAM器件。HL—800D概况日立公司开发的HE—800D系统,其加工水平达0·2μm~0·3μm,1·50mm,生产能力达10~20(枚/h),表4是它的主要参数表

表4HL—800D系列根本参数

一次成型扫描法,是通过转写掩膜形成的,如图1所示,通过转写掩膜可一次形成较为复杂的图形或使扫描线更精度。

图1一次成型和可变成型扫描图

通过使用补偿法并运用转写掩膜,或可以提高扫描速度,或可以提高扫描线的精细程度,但其代价是失去了无掩膜的优点(有转写膜)。用转写掩膜,该装置可到达0·05μm的直线尺寸,精度可到达0·15μm,甚至有人说,这类设备将来可生产1GDRAM器件。

1.3干蚀技术

在微细加工中,尤其是到达0·25μm水平的精细加工中,干蚀技术就显得很重要,现在微细加工对干蚀的要求如下:

a)片面积大,均匀性要好;

b)无机械损伤;

c)有高的选择比;

d)高的纵深比;

e)离子控制性要好;

f)处理速度快。

要到达上述六项要求,用以前的腐蚀方法是不行的,新开发的ECR*,能很好的满足上述要求。

ECR的特点:等离子密度大,电子动能大,干蚀质量高,速度快。搭载有ECR的干蚀装置APEX7000/PINADE8000具有极好的干蚀性能:

1)对氧化膜的干蚀,选择比到达50~100而且

尺寸误差极小。

2)对铝(Al)加工:选择比到达3以上,并能完全防止腐蚀。以上设备腐蚀的结果,如