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【光刻百科】抗反射涂层 Anti-Reflection Coating (ARC)

抗反射涂层(Anti-Reflection Coating, ARC)是旋涂于光刻胶与Si衬底界面处以吸收光刻反射光的物质[1] 。

抗反射涂层主要包括:底部抗反射涂层、顶部抗反射涂层、可以显影的底部抗反射涂层、旋涂的含Si抗反射涂层、碳涂层等

       底部抗反射涂层(Bottom Anti-Reflection Coating, BARC)是位于Si衬底和光刻胶之间的涂层。主要成分是能交联的树脂、热致酸发生剂、表面活性剂以及溶剂。底部抗反射图层已经显现出减少反射和诸如驻波等问题的最有效的方法。

图1 底部抗反射涂层的光相移相消[2]

底部抗反射涂层的光相移相消[2]

顶部抗反射涂层(Top Anti-Reflection Coating, TARC)是涂覆在光刻胶顶部的,完全依赖光学相消干涉(Destructive Interference)来控制光刻胶表面的反射,也只能控制光刻胶表面的反射率,对光刻胶/衬底界面处的反射无法抑制。

图2 顶部抗反射涂层[2]

顶部抗反射涂层[2]

可以显影的底部抗反射涂层(Developable Bottom Anti-Reflection Coating, DBARC)主要有两种。一种是能直接溶于显影液的抗反射涂层(Wet- Developable BARC),由于涂层材料在显影液中是一个各向同性的过程,这种DBARC溶解后形成的侧面不是垂直的。另一种是光敏的抗反射涂层(Photosensitive DBARC)。在旋涂后烘烤的过程中,聚合物受热激发交联(Thermally Cross-Linking)反应。在曝光过程中,曝光光线透过光刻胶照射在涂层上,激发涂层中的光化学反应解除交联,使之溶解于显影液。光敏的DBARC是目前DBARC的主流。

旋涂的含Si抗反射涂层(SiARC)的主要材料是有机硅氧烷(organosiloxane)。

碳涂层(Spin-On-Carbon, SOC),其主要成分是高C含量的聚合物。

选择抗反射涂层的一个因素是,在完成光刻工艺步骤之后抗反射涂层能够被除去的能力。在某些情况下有机抗反射涂层(主要是顶部抗反射涂层)是水溶的,通过显影步骤的冲水很容易去掉。无机抗反射涂层较难被去掉,特别是当它们的化学组成与下层类似时。这个抗反射涂层有时被留在硅片表面成为器件的一部分[2]。

参考文献:

[1] 韦亚一.超大规模集成电路先进光刻理论与应用.北京:科学出版社,2016.5,188-209

[2] Michael Quirk. Julian Serda.半导体制造技术.北京:电子工业出版社,2015.6,354-357

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