193 nm ArF浸没式光刻技术PK EUV光刻技术

2006年11月英特尔决定采用193nm ArF浸没式光刻技术研发32nm工艺。2007年2月IBM决定在22nm节点上抛弃EUV光刻技术,采用193nm ArF浸没式光刻技术。对于32nm/22nm工艺,193nm ArF浸没式光刻技术优于EUV光刻技术,并将成为主流光刻技术。     

22nm光刻技术前景(英文)

在国际半导体技术蓝图(ITRS)指定的22nm节点中[1],该产业将在两种竞争的光刻解决方案中进行选择,这将取决于其产品的发展路线图。在某些情况下,业界甚至可能会同时使用两种方案。这两种竞争方案就是极紫外光刻技术(EUVL)和32nm节点由193nm浸没式双重图形光刻(DPL)扩展到多图形的光刻技术。讨论了两种技术,比较了两种技术所需的关键解决方案的现状,以及存在的挑战。     

浸没式光刻技术

综合叙述了浸没式光刻技术的基本工作原理和相对于157nm干式光刻技术的优势,简要介绍了当前的研发动态并对其具体实现的问题进行探讨。     

32 nm工艺及其设备

2007年9月英特尔推出全球首款32nm SRAM,2007年11月IBM推出32nm SRAM;2007年12月台积电推出32nm测试芯片。业界认为,2009年下半年量产32nm芯片。32nm芯片将采用193浸没式光刻与双重图形,高k电介质/金属栅极,超低k电介质,高kSOI等技术。为了使双重图形技术用于32nm节点,ITRS2006修正版提出了具体的要求。2007年ASML推出XT:1900I,2008年尼康推出NSR-S611C,以用于32nm光刻工艺。     

光学光刻技术现状及发展趋势

综述了光学光刻目前的主流技术— 2 48nm曝光技术现状 ,介绍了折射式透镜和反射折射式透镜结构及性能。结合 1 93nm技术的开发 ,比较了 2种结构的优势。最后给出了光刻设备的市场概况并讨论了光学光刻技术的发展趋势。     

193 nm浸没式光刻材料的研究进展

介绍了193 nm浸没式光刻技术的兴起和面临的挑战.在所涉及的材料方面,对第一代、第二代及第三代的浸没液体进行了介绍,对顶部涂料的类型及其应用进行了归纳概述.并对顶部涂料存在的问题进行了阐述.对光刻胶材料中涉及的产酸剂、主体树脂及光刻胶应用方面进行了综述,并重点描述了无须顶部涂层的光刻胶,最后对193 nm浸没式光刻材料发展趋势作了展望.     

ArF浸没式光刻在55nm逻辑器件制造中的优势

通过比较干法和浸没光刻技术在超越焦深(DOF)提高方面的一些主要特点,举例说明了采用浸没式光刻技术的许多优势。浸没式光刻技术同干法光刻技术比较起来改善了关键尺寸一致性(CDU)又避开了必需而强硬的分辨率提高技术(RET)。因此利用浸没式光刻技术能够有效地减少光学邻近校正(OPC)的麻烦。就成像技术而言,我们研究了光刻技术对畸变的敏感性和浸没式光刻技术光源光谱带宽对强光相对曝光量对数E95波动性能的优势。去年已经见证了被认为对浸没光刻技术在批量生产中主要难题的套刻精度、缺陷控制和焦平面精度方面有效的改进。如今55nm逻辑器件的生产制造技术要求的挑战已经得到了满足。浸没光刻技术的成就包括抗蚀剂圆片内10nm套刻精度和圆片间20nm的套刻精度,每一圆片上低于10个缺陷以及在整个圆片上40nm以内的焦平面误差。我们形成了一个顶涂层抗蚀剂工艺。总之,浸没光刻技术是55nm节点逻辑器件最有希望的制造生产技术,它可提供与干法ArF光刻技术在CDU控制、套刻性能和焦平面精度方面等效的解决方案,缺陷程度没有增加。NEC电子公司今年采用浸没光刻技术完成了55nm逻辑器件"UX7LS"的开发和试生产并形成这种UX7LS的批量生产光刻技术。     

浸没式光刻技术的研究进展

浸没式光刻技术是将某种液体充满投影物镜最后一个透镜的下表面与硅片之间来增加系统的数值孔径,可以将193nm光刻延伸到45nm节点以下。阐述了浸没式光刻技术的原理,讨论了液体浸没带来的问题,最后介绍了浸没式光刻机的研发进展。     

深亚微米光学光刻设备制造技术

相对于其它“后光学”光刻技术 ,在 0 1 3μm甚至 0 1 3μm以下集成电路制造水平上 ,光学光刻仍然具有强大的吸引力。随着光学光刻极限分辨率的不断提高 ,当代光学光刻设备正面临着越来越严重的挑战。论述了深亚微米光学光刻设备的技术指标和面临的技术困难 ,对其中一些关键的技术解决方案进行了分析。     

向50nm拓进的光学光刻技术

非光学下一代光刻技术的缓慢进展和国际半导体技术发展规划 (ITRS)的加速 ,使光学光刻肩负着IC产业的重任 ,进一步向亚波长图形领域进军。为此 ,人们开发了大量的光学光刻扩展技术。其中包括传统的缩短波长和增大数值孔径 ,以及为了扩展最小间距线间图形的分辨力而提高部分相干性。通过这些途径 ,在 1 93nm曝光中实现了 >0 .80的数值孔径和0 .85的部分相干性 ,并将进一步向 1 57nm乃止 1 2 6nm过渡。此间 ,离轴照明 (OAI)、移相掩模(PSM)和光学邻近效应校正 (OPC)等K1因子将作为分辨力提高技术的核心 ,补充到光学光刻技术范畴。此外 ,光学光刻的扩展还将通过像场尺寸缩小和倍率增大的方法使步进扫描光刻机更好地支持并可望进入至少 70nm的技术节点 ,乃至 50nm的下一代光刻。     

采用双扫描平台技术的ArF浸液式光刻

在193nm光刻中,已证明水是一种适于浸液式光刻的液体。浸液式光刻提出了一种可将传统的光学光刻拓展到45nm节点,甚至到32nm节点的潜能。另外,利用现有的透镜,浸液式光刻的选择提出了根据实际的数值孔径和特征图形可增大50%及更大的焦深范围。讨论了采用浸液式光刻获得的成像结果和套刻结果。采用一个0.75数值孔径的ArF透镜,我们用双扫描平台技术(TWINSCANTM)组装一台浸液式扫描光刻机的原理型样机。最初的浸液式曝光实验数据证明了焦深的增加较大,同时以高扫描速度保持了图像的对比度。在初期引入的生产型浸液式光刻中,将采用一个0.85数值孔径的ArF透镜。该系统的分辨率将以大于0.5μm的焦深有效地支持65nm节点半导体器件的加工。这种系统初始的成像技术数据证实有效的增大了其焦深范围。     

45nm工艺及材料的最新动态

介绍了45nm芯片、工艺和设备的最新动态。英特尔、TI、IBM、特许、英飞凌和三星都推出了45nm功能芯片。45nm主要工艺包括光刻、应变硅、低k电介质、Cu互连、高k电介质和离子注入等。光刻工艺采用193nmArF/浸没式光刻机。45nm工艺中应变硅技术已步入第三代,它综合采用双应力衬垫、应力记忆和嵌入SiGe层。     

EUV光刻技术的发展

介绍了半导体产业在制造极限的技术路线选择方面,下一代光刻技术—极紫外光刻设备面临的挑战及其开发和技术应用的进展现状,指出了在未来的22nm技术节点极紫外光刻进入量产的可能性。     

193nm浸入式光刻技术独树一帜

介绍了193nm浸入式光刻机和193nm光刻胶的最新发展动态以及下一代193nm浸入式光刻机。     

65 nm工艺及其设备

介绍了65nm工艺及其设备。它包括光刻工艺与193nmArf/浸入式光刻机、超浅结工艺与中电流/高电流离子注入机、铜互连工艺与PVD/ALD设备、CMP工艺与低应力CMP设备和清洗工艺与无损伤清洗设备等。     

光学参数配置对ArF光刻性能影响研究

针对分辨力100nm的ArF光刻机,在环形照明和四极照明下,对4种曝光图形结构光刻性能进行了仿真研究。仿真结果表明,如果光刻物镜在加工装调后的光波像差为6nm,杂散光为2%,工件台运动标准偏差为8nm,曝光量控制在10%,CD≤±10%CD,利用四级照明,可以在较大的焦深范围内(DOF≥0.4～0.5μm)实现满足器件要求的100nm密集线条、半密集线条的光刻成像。当曝光剂量更精确控制到7%,可以在较大的焦深范围内(DOF≥0.4～0.5μm)实现满足器件要求的100nm孤立线条的光刻成像。     

65nm芯片设计和制造中的几个问题

65nm芯片的设计需要采用可制造性设计(DFM)、多种分析方法和团队通力合作的精神;65nm芯片制造工艺需采用193nm浸入式光刻技术、等效离子掺杂技术、原子层沉积技术、低应力CMP工艺及无损伤清洗技术;65nm芯片制造设备需要全自动化和布局微型化等。