EUV光刻技术的挑战(2015"现代光学制造工程与科学"国际论坛暨高端研讨会演讲)

光刻机的分辨率是基于瑞利分辨率公式R=k1λ/NA,提高分辨率的途径是缩短曝光光源的波长和提高投影物镜的数值孔径.目前主流市场使用的是193 nm 浸没光刻机多曝光技术,已经实现16 nm 技术节点的集成电路大规模生产.相对于193 nm 浸没光刻机双曝光技术,极紫外(波长13.5 nm )光刻技术可以为集成电路的生产提供更高的k1,在提供高分辨率的同时拥有较大的工艺窗口,减小光刻工艺复杂性,是具有很大吸引力的光学光刻技术,预计将在14 nm/11 nm 节点进入集成电路批量生产应用.但是,极紫外光刻技术还有包括曝光成像(patterning)、掩模版(m ask)、光刻机(scanner)、高功率极紫外光源(source)、极紫外光刻胶、光学系统寿命等挑战需要解决.其中光刻机方面的挑战主要有:光刻机基础平台技术,对焦、剂量与套刻控制技术,光学设计与制造技术,光学测量技术,多层膜技术,波像差、杂散光控制等技术.本文对极紫外光刻的主要挑战技术进行论述.     

步进扫描投影光刻机中的曝光剂量控制技术研究

讨论了步进扫描投影光刻机中的曝光剂量控制技术 ,详细阐述了步进扫描投影光刻机中的曝光剂量控制原理 ,提出了一种曝光剂量控制算法。实验表明 ,应用此剂量控制技术使系统的曝光剂量控制精度达到 1.3 7% ,剂量重复精度达到 0 .3 1% ,满足亚半微米光刻图形的曝光剂量控制要求     

浸没式光刻技术

所谓浸没式光刻技术,是在光刻机的投影镜头与硅片之间用一种液体充满,以获得更好的分辨率及增大镜头的数值孔径。今天,193nm光刻机的数值孔径为0.85左右,采用浸没式光刻技术后,可以将其提高到1郾0以上。2003年5月,Intel宣布放弃157nm光刻机的开发,并将193nm光刻机的功能扩展至4     

光学和电子束曝光系统之间的匹配与混合光刻技术

介绍如何实现光学和电子束曝光系统之间的匹配和混合光刻的技术,包括:(1)光学曝光系统与电子束曝光系统的匹配技术;(2)投影光刻和JBX-5000LS混合曝光技术;(3)接触式光刻机和JBX-5000LS混合曝光技术;(4)大小束流混合曝光技术或大小光阑混合曝光技术;(5)电子束与光学曝光系统混合光刻对准标记制作技术.该技术已成功地应用于纳米器件和集成电路的研制工作,实现了20nm线条曝光,研制成功了27n m CMOS器件;进行了50nm单电子器件的演试;并广泛地用于100nm化合物器件和其他微/纳米结构的制造.     

光学和电子束曝光系统之间的匹配与混合光刻技术

介绍如何实现光学和电子束曝光系统之间的匹配和混合光刻的技术,包括:(1)光学曝光系统与电子束曝光系统的匹配技术;(2)投影光刻和JBX-5000LS混合曝光技术;(3)接触式光刻机和JBX-5000LS混合曝光技术;(4)大小束流混合曝光技术或大小光阑混合曝光技术;(5)电子束与光学曝光系统混合光刻对准标记制作技术.该技术已成功地应用于纳米器件和集成电路的研制工作,实现了20nm线条曝光,研制成功了27n m CMOS器件;进行了50nm单电子器件的演试;并广泛地用于100nm化合物器件和其他微/纳米结构的制造.     

先进封装步进投影光刻机焦深研究

对先进封装步进投影光刻机的焦深进行评估.投影光刻机是IC制造与先进封装行业的关键设备,对后道封装而言,厚胶工艺是典型工艺,最厚部分可达0.1mm以上,大焦深能够保证光刻机容纳各种工艺误差,能够保证封装光刻机用于曝光厚光刻胶时仍拥有较好的侧壁陡度.     

侧墙铬衰减型新结构移相掩模的应用

提出了一种全新的移相掩模--侧墙铬衰减型移相掩模(SCAPSM),相对于通常的衰减型移相掩模,其制造工艺仅多两步,却可以较大幅度提高光刻分辨率.采用PROLITH光学光刻模拟软件,参考ArF步进扫描投影光刻机TWINSCAN XT:1400E的曝光参数,对侧墙铬衰减型移相掩模的工艺进行了研究,证明SCAPSM 离轴照明的方案可以将干式193nm光学光刻的分辨率提高到50nm.     

侧墙铬衰减型新结构移相掩模的应用

提出了一种全新的移相掩模--侧墙铬衰减型移相掩模(SCAPSM),相对于通常的衰减型移相掩模,其制造工艺仅多两步,却可以较大幅度提高光刻分辨率.采用PROLITH光学光刻模拟软件,参考ArF步进扫描投影光刻机TWINSCAN XT:1400E的曝光参数,对侧墙铬衰减型移相掩模的工艺进行了研究,证明SCAPSM+离轴照明的方案可以将干式193nm光学光刻的分辨率提高到50nm.     

光学和电子束曝光系统之间的匹配与混合光刻技术

介绍如何实现光学和电子束曝光系统之间的匹配和混合光刻的技术，包括：(1）光学曝光系统与电子束曝光系统的匹配技术；(2）投影光刻和JBX-5000LS混合曝光技术；(3）接触式光刻机和JBX-5000LS混合曝光技术；(4）大小束流混合曝光技术或大小光阑混合曝光技术；(5）电子束与光学曝光系统混合光刻对准标记制作技术. 该技术已成功地应用于纳米器件和集成电路的研制工作，实现了20nm线条曝光，研制成功了27nm CMOS器件；进行了50nm单电子器件的演试；并广泛地用于100nm化合物器件和其他微/纳米结构的制造.     

侧墙铬衰减型新结构移相掩模的应用

提出了一种全新的移相掩模--侧墙铬衰减型移相掩模（SCAPSM) ，相对于通常的衰减型移相掩模，其制造工艺仅多两步，却可以较大幅度提高光刻分辨率. 采用PROLITH光学光刻模拟软件，参考ArF步进扫描投影光刻机TWINSCAN XT:1400E的曝光参数，对侧墙铬衰减型移相掩模的工艺进行了研究，证明SCAPSM+离轴照明的方案可以将干式193nm光学光刻的分辨率提高到50nm.     

1:1投影光刻机和10:1缩小片子步进机和混合光刻中的图形位置误差

本文主要参照1:1投影光刻机和10:1缩小片子步进机混合光刻中的套刻图形的差异,研究了这两种机器的特征图形位置误差。分析样品采用近年来由那些高度复杂的光刻机的用户所研制成,专用于精确鉴定大量元件的图形与图形之间的套准误差。通过使用这些样品和数据,就可以看出怎样使这两种类型的曝光设备能够成功地用于经济而有效地制作苛刻图形的器件。对于现今的高密度器件的制造来说,采用一次性全片对准的片子步进机与1:1投影光刻机的混合曝光方法是完全可以胜任的。并研究出了一个用于10:1片子步进机,1:1投影光刻机,以及用于这两种设备混合曝光的实际生产套刻值的预算表。     

自动投影掩模对准机

<正> 美国 Cobit 公司继 CA—3000型1:1全反射扫描投影光刻机之后,最近又在此基础上研制出 CA—3400型改进型自动投影光刻机。CA—3400型机的改进之点,是在不改变设备成本的前题下,即能满足目前4英寸片子的生产要求,同时亦有5英寸片子的生产能力。从而为用户提供了一种目前和今后一个时期的经济有效生产设备。该机的其它特点:改     

用10比1缩小投影光刻机制造最小线宽1微米的MOS器件

目前用紫外线光刻机已能制作最小线宽1微米的 LSI 器件。比如,用10∶1缩小投影光刻机,光刻胶用正性 AZ1450,用平行平板电极干式腐蚀装置进行蚀刻。线宽控制性能在20～20%以内。     

论光刻机的曝光控制系统

<正> 概述 光刻机是生产半导体器件的重要工艺设备之一,它可分为工作台对准系统和光学曝光系统两大部分。对于一台性能优良的光刻机光学曝光系统起着不容忽视的作用。近代发展起来的光刻机在曝光系统上采用了一系列新技术,例如在光学设计上采用复眼透镜组来减少光学衍射效应,提高光的均匀性;在幅照光源上采用恒光强控制(如Rarlsu-ss,uv系列光刻机);对曝光时间采用积分曝光(如Canon PLF-500系列光刻机)等。本文仅从电学角度来论述光刻机的曝光控制系统,并对某些专题进行较详细地分析,以便读者可有一深入和系统了解。     

中科院光电所研制成功新型投影光刻机

<正> 一种1.5～2微米直接分步重复投影光刻机最近由中国科学院光电技术研究所研制成功,现已通过两轮工艺考核,成品率优于50％。据报道该机是国内首台可供实用的样机。 1.5～2微米直接分步重复投影光刻机是“七五”国家技术攻关项目,1990年3月完成该设备研制并进行了技术评议。其后又分别于1991、1993年进行了两轮工艺考核。该机采用了全新的电视对准系统,在国内首次实现了掩模自动对准;采用了10倍精缩投影物镜与新型光均匀器组成的曝光系统。达到国际八十年代中期水平,能满足“八五”期间国内集成电路生     

缩小步进投影光刻机在碲镉汞红外探测器芯片工艺中的应用

光刻是制备碲镉汞红外探测器芯片过程中非常关键的工艺。目前绝大部分碲镉汞芯片制备都是使用接触式光刻技术,但是在曝光面型起伏较大的芯片时工艺均匀性较差,并且掩膜在与芯片接触时容易损伤芯片。针对接触式光刻的这些缺点,利用尼康公司生产的缩小步进投影光刻机开发了用于碲镉汞芯片的步进式投影曝光工艺。对设备的硬件和软件均进行了小幅修改和设置,使其适用于碲镉汞芯片。经过调试后,缩小步进投影光刻机在某些面型起伏较大的芯片上取得了更好的曝光效果,光刻图形的一致性得到了提升。实验结果表明,缩小步进投影光刻技术能够提高碲镉汞芯片的光刻质量,并在一定程度上改善了芯片制备工艺。     

新世纪光刻技术及光刻设备的发展趋势

本文主要阐述了光刻技术的发展极限及193nm,157nm光学光刻技术和电子束投影光刻（SCALPEL）、X－射线光刻（XRL）离子投影光刻（IPL）等技术的发展趋势。并详细介绍了国际著名品牌的光刻机以及即将推出的新一代光刻机。对国内光刻设备的发展现状作了简要概述。     

用极紫外曝光制作具有150nm线宽光栅图形的微标签

作为防伪标识,使用最尖端的曝光技术制作了反射型微标签(CGH)。用最新的极紫外光源在10×缩小投影曝光装置上曝光制作了150nm L—S(线条—间隔)图形。整个标签尺寸为86μm×120μm(12×12单元,相位型)和56μm×80μm(8×8单元,相位和振幅)两种。读出波长是442 nm,介绍了包括光源在内的简单光学系统。     

极限分辨率为0.55μm的10:1缩小投影曝光装置

<正> 日立中央研究所研制了极限分辨率为0.55μm 的10:1缩小投影曝光装置。过去研制成的RA-101型10:1缩小投影曝光装置,使用波长为436nm 的 g 线,极限分辨率为1.5～1.0μm。而这次研制的装置,使用波长为365nm 的 i 线,提高了分辨率极限。光源仍用过去的500W 高压水银灯,这个灯的发光光谱在365nm 很强。透镜是美国トロパル公司制造的,数值孔径为0.4。从掩模到片子的距离为400nm,焦深为±1μm,分辨率为0.6μm 时 MTF(调制传递函     

一种高产率的先进封装投影光刻机

从设备设计者及使用者的角度,详细描述了影响先进封装步进投影光刻机生产效率的主要因素,并基于灵敏度分析给出了产率优化方法,综合曝光性能分析给出了产率平衡策略。实测数据表明,SSB500系列光刻机达到了良好的产率性能,最高产率超过90片/h,适应厚胶大剂量曝光要求,能够满足后道FAB的生产线要求。