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随着半导体工艺技术的发展,半导体器件的特征尺寸不断的减小,尤其是进入22nm及更小节点后,对光刻技术的要求更高。高质量的纳米级半导体器件的制造不仅与光刻系统本身的分辨率有关,还与光刻处理的工艺条件有重要的关系。例如电子束光刻系统的邻近效应制约着抗蚀剂图形的分辨率;在曝光后的显影干燥工艺中,较大高宽比的抗蚀剂图形容易发生倒伏,会影响了后续工艺的良率。 目前,用于抑制抗蚀剂倒伏的化学方法和物理方法,如有机溶剂置换、冷冻干燥,和传统的工艺兼容性差,成本高,不能满足工业需求。为此,我们课题组提出一种微波干燥技术,用来抑制抗蚀剂图形的倒伏。微波加热具有选择性和高效性,同时水对微波的吸收能力强,可以被快速加热,干燥效率高。本论文采用自主搭建的微波干燥设备对显影后的抗蚀剂图形进行干燥处理,其中抗蚀剂图形是利用电子束光刻技术制作的,具体研究内容如下: 1.介绍了电子在固体介质材料中的散射机理,并利用仿真软件模拟电子束在固体介质中的运动轨迹。根据仿真结果来优化电子束光刻技术制作高分辨率抗蚀剂图形的实验方案,制作了不同种类的抗蚀剂纳米线条。 2.研究了具有较大高宽比的抗蚀剂图形发生倒伏的机理。在显影干燥工艺中,清洗液的表面张力、抗蚀剂的材料性能及其图形结构是导致抗蚀剂图形倒伏的因素,其中最主要因素是清洗液的表面张力。根据数学模型求解不同条件下抗蚀剂图形的形变量及发生倒伏的边界值。分析了常见的用于抑制抗蚀剂图形倒伏的方法及其存在的不足。 3.研究了微波干燥技术在抑制抗蚀剂图形倒伏方面的应用。系统的研究了微波的加热原理,利用仿真软件分析不同频率情况下微波设备中电场的分布情况,并根据仿真结果来优化实验方案。实验采用三种不同的干燥方法(氮气直接干燥、异丙醇置换去离子水后再用氮气干燥、微波加热干燥)来处理抗蚀剂纳米线条,统计抗蚀剂纳米线条的倒伏情况。实验结果表明,和其他两种方法相比,微波干燥的方法可以更有效的降低抗蚀剂纳米图形结构的倒伏几率。 4.研究了超临界二氧化碳的性质,并利用超临界二氧化碳来处理CMOS图像传感器像素点上的颗粒污染物,和传统两相流(去离子水和氮气)清洗方法相比,可以更加有效地清除CMOS图形传感器像素点之间直径大于300nm的颗粒污染物。