驻波效应是什么？如何产生的？有什么危害？如何抑制驻波效应？

 

 驻波效应，在先进光刻制程中一个不可忽视的现象，能引发一系列的光刻质量问题，以至于严重影响着图案的精度。那么驻波效应是什么？如何产生的？有什么危害？怎么抑制呢？

什么是驻波效应？

当光束经过光刻胶并射向晶圆基底时，光束的一部分会从衬底表面反射回光刻胶内部。这反射的光束与原始的入射光束产生干涉，造成了明暗交替的干涉条纹，这就是“驻波效应”。

这种效应会使光刻胶中的光强度呈现出上下起伏的模式：那些处于高光强的部分会发生更多的光化学反应，而低光强区域的反应则相对较少。

这导致了在显影阶段，光刻胶的溶解呈现出与光强度模式相匹配的不均匀性，最终在光刻胶的剖面上形成了明显的起伏结构。

什么是光的干涉？

当两束或多束同一波长的光波在同一个处相交时，相同相位的两束波振幅相加，形成一个振幅更大的波，即明条纹。相反相位的两束波振幅相互抵消，即暗条纹。

相同相位指的是波峰与波峰相遇，波谷与波谷相遇，因此相互叠加。

而相反相位一般为波峰与波谷相遇，波谷与波峰相遇，因此相互抵消。

证明光的干涉的著名实验，则是杨氏双缝干涉实验，以验证光的波动理论。

 

什么情况下驻波效应会加剧？

高反射率衬底

如果衬底的反射率较高，反射回来的光强度较大，与入射光波形成的驻波将更为显著，相应的图案质量问题也更加严重。

反射率较高的衬底材料有： 铝（Al），铬（Cr），银（Ag），硅（Si），氧化硅（SiO2），碳化硅（SiC），氮化硅（SiNx），蓝宝石衬底等。

这些衬底能够形成镜面反射的效果，会加剧光刻的驻波效应。

不恰当的曝光参数

曝光剂量：曝光剂量指的是单位面积上投射到光刻胶的光子数量。若曝光剂量过高，可能在亮带区域产生过度交联，使光刻胶在该区域更难以去除。相反，如果曝光剂量过低，暗带区域的光刻胶可能不足以实现充分交联，导致这些区域在后续显影过程中被过度溶解。

曝光焦距：正确的曝光焦距确保光刻胶上的图像清晰，如果曝光焦距设置不精确，光的分布在晶圆上形成不均匀的光强分布。这就意味着某些接收到的光量可能大于或小于预期，进一步放大由驻波效应。

如何抑制驻波效应？

PEB

PEB，（Post-Exposure Bake），指的是在曝光后进行适当烘烤，高温促进光敏剂的扩散，一定程度上弥补了光强分布不均，在显影过程中得到更均匀的图案剖面。

涂抗反射膜

使用TARC，BARC等抗反射层。 

审核编辑：刘清