亚半微光光刻技术的新动向

最近几年中提出了几种用于光学光刻的新方法，包括移相掩模技术，斜向照明，环形照明，FLEX和Super-FLEX等，这些方法提高了光学投影光刻的分辨率，并改善了一定特征尺寸下的焦深，期望它们可以将现有的i线步进机的用途扩展到制造最小特征尺寸的0．3um的半导体器件，本文介绍了这些方法的基本原理，效果和应用状况，并讨论了实用中的关键问题。     

采用方形照明提高分辨率和焦深

:随着光学光刻技术向更小特征尺寸加工推进 ,必然要重视提高分辨率的方法。通过强、弱离轴方法的照明变形技术正引起极大的关注。特别是研究x、y定向的特征尺寸 ,照明分布形状可不一定是圆形的。介绍了采用直角特性的照明形状可提高成像质量。讨论了方形照明的用途 ,并确定了它与光学邻近校正 (OPC)、像差及其它成像因素的关系。     

基于离散抽样加密算法的衍射光学元件设计

为满足浸没式光刻照明系统对掩模面高均匀性和不同照明模式的要求,对照明系统中的照明模式变换器进行了研究。采用衍射光学元件（Diffractive Optical Elements,DOE）来产生各种照明模式,从光栅结构出发,经两步变换分析了光栅转变为DOE的过程。并提出一种离散抽样加密算法,以抽样线宽1~5 m的四极照明DOE为例,揭示了DOE特征尺寸、衍射效率和光强分布非均匀性的实际对应关系。设计结果表明:随着抽样线宽的减小,整形光束的衍射效率和均匀性将得到较大提高。利用接触式光刻工艺完成了特征尺寸为1.76 m1.76 m的16台阶照明模式变换DOE的制作,通过搭建光学测试平台对不同照明模式下DOE的光强非均匀性和衍射效率进行了测试,结果满足设计要求,验证了离散抽样加密算法能够有效指导照明模式变换系统DOE的设计。     

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。     

ITRS 2001与芯片特征尺寸的缩小

2001《国际半导体技术指南(ITRS)》规划出半导体技术未来15年内的发展。它主要强调芯片特征尺寸的进一步缩小,2001年0.13μm,2004年90nm,2007年70nm,2010年50nm,2013年30nm,2016年22nm。阻碍芯片特征尺寸缩小的关键是光学光刻技术,为此,世界各强国加速开发下一代光学光刻技术,如157nm光学光刻、电子束光刻(EBL)和极紫外线(EUVL)光刻等。展望了缩小芯片特征尺寸的前景和存在的问题。     

向千兆位拓进的光学光刻技术

向千兆位拓进的光学光刻技术Ｍ．ＤａｖｉｄＬｅｖｅｎｓｏｎ各种光刻技术的开发使ｉ线（３６５ｎｍ）和深紫外（ＤＵＶ）光学光刻技术的寿命大有希望延伸到亚半微米时代。这些新技术包括离轴照明、光学邻近效应校正、不同类型的移相掩模及其它方法。似乎还没有一种单独的...     

光学光刻技术向纳米制造挺进

概述了光学光刻技术向纳米制造挺进过程中光源、光学系统、照明技术、掩模设计、抗蚀剂、光学邻近效应校正、工作台等方面的进展以及光学光刻技术在大批量生产应用中的优势,并介绍了国外开发极紫外光刻技术的技术指标,预测了光学光刻技术的前景。     

干涉光束提高光刻分辨率

光刻的不断改善已使大量制造特征尺寸小至 0 .1 8μm的半导体芯片成为可能。由于对空前计算能力的需求 ,迫切需要开发使光刻推广到更小线宽的技术。光学材料和透镜设计的限制要求这种最新技术具有使分辨率超过采用铬玻璃掩模和轴上照明的标准光刻系统的诀窍。诀窍的若干内容是相移掩模、各种类别的离轴照明和光学贴近校正。现在一种新增诀窍称为成像干涉光刻 ( ILL)术。图 1　成像干涉光刻光学系统的入瞳光阑含有通过x和 y零级光束的两个针孔 ,模拟正交零级光束的挪开和重新组合由新墨西哥大学 S.Brueck和他的研究组发展的成像干涉光刻术…     

光学光刻中的离轴照明技术

本文讨论了光学光刻中的离轴照明技术。主要从改善光刻分辨率、增大焦深、提高空间像对比度等方面对离轴照明与传统照明作了比较 ,并用Prolith仿真软件进行了模拟分析。研究表明 ,离轴照明是一种很有效的光刻分辨率增强技术。     

浸没式光刻照明系统的照明模式变换器

研究了NA1.35浸没式光刻照明系统中照明模式变换模块的设计和测试。采用衍射光学元件实现包括传统照明、二极照明、四极照明的照明模式变换系统的设计和分析。给出了不同照明模式的衍射光学元件的设计结果,并对设计结果进行了模拟分析和实验分析,证明了设计的可行性。研究结果表明:当输入光场被分割的阵列数为2020单元时,二极和四极照明模式下衍射元件台阶数为32,传统照明模式下台阶数为128的情况下,衍射光学元件作为照明模式变换器的均匀性及衍射效率都能够满足设计要求。从原理、实验上验证衍射光学元件激光模式变换器设计的正确性及可行性。研究结果能够应用于浸没式光刻照明系统中照明模式变换结构中,具有一定的理论价值和工程意义。     

光学光刻技术进展预测

<正>据《Solid State Technology》1991年12月报道,IEEE 1991年亚微米光刻技术讨论会在美国夏威夷举行。会议讨论了1997～2000年制造256Mbit和1 Gbit DRAM所需要的光刻技术。256Mbit和1 Gbit DRAM要求光刻特征线宽的尺寸为0.25μm和0.15μm。会议预测了X射线、电子束光刻和光学光刻技术作为实现上述要求的前景,还提出了精密尺寸测量的计量和缺陷检查等问题。     

0.13μm集成电路制造中的光刻技术研究现状及展望

近三十年来集成电路的特征尺寸不断缩小 ,主要是由于光刻技术稳定发展而推动的。按美国半导体工业协会的推测 ,在以后的一些年内 ,集成电路的特征尺寸还会不断缩小 ,到 2 0 0 3年 ,0 .13μm集成电路将投入生产。有许多光刻技术可以作为生产这种电路的候选者 ,但这种集成电路最终由哪种光刻技术实现 ,目前还没有确定。文中介绍了其中的几种技术 (即 157nm光学光刻技术、X射线光刻技术和角度限制散射电子束光刻技术 )的研究现状 ,并对它们在 0 .13μm集成电路中应用的可能性进行了简单的评述     

193nm光学光刻技术

目前看来,193nm光学光刻很有希望应用到0．13μm集成电路工业生产中去。本文从光源、照明系统、掩模、光刻胶、光刻机等方面对193nm光学光刻技术进行了分析,并介绍了它目前的一些进展情况,最后对它的应用前景进行了简要分析。     

MT300干涉光刻步进机

ＭＴ３００干涉光刻步进机Ｉｎｔｅｒｓｅｒｖ公司和新墨西哥大学联合开发的干涉光刻技术采用ｉ线光学系统，成为０１８μｍ特征尺寸制作的有价值的生产替代技术。刻技术瞄准３００ｍｍ圆片图形制作，并可用于平板显示器生产，可以克服传统的光学光刻技术的焦深和分辨率...     

微光刻与微/纳米加工技术(续)

<正>2下一代光刻技术虽然光学光刻技术为微电子技术突飞猛进的发展立下了汗马功劳,创造了一次又一次的人间奇迹,然而目前集成电路特征尺寸也越来越接近物理极限。为开发研究新一代的光刻技术,近年来世界     

用于纳米器件的电子束与光学混合光刻技术

成功开发出了一种可用于纳米结构及器件制作的电子束与光学光刻的混合光刻工艺。通过两步光刻工艺,在栅结构层上采用大小图形数据分离的方法,使用光学光刻形成大尺寸栅引出电极结构,利用电子束直写形成纳米尺寸栅结构,并通过图形转移工艺解决两次光刻定义的栅结构的叠加问题。此混合光刻工艺技术可以解决纳米电子束直写光刻技术效率较低的问题,同时避免了电子束进行大面积、高密度图形曝光时产生严重邻近效应影响的问题。这项工艺技术已经应用于先进MOS器件的研发,并且成功制备出具有良好电学特性、最小栅长为26 nm的器件。     

国内要闻

<正> ASML公司的90 nm及其更小特征尺寸的光学光刻技术     

补偿光学光刻工艺特性产生的场内套准误差

分别论述了曝光照明配合和隔离工艺产生的场内套准误差。在当前的光学工艺中 ,变形照明技术 (如环形照明、四极照明及小σ孔径照明技术 )被广泛用来拓展光学光刻的实用极限。同时 ,由于每种照明条件具有不同的光学特性 ,可使场内套准变差。CMOS器件制造中隔离工艺也被视为产生场内套准误差的关键步骤 ,来自热循环和各种类型膜的圆片应力可诱发这种误差。并研究了照明条件配合、隔离模式、场氧化温度、厚度等的效应。通过曝光场比例值进行场内套准误差补偿。     

基于傅里叶合成技术的光刻照明系统研究

离轴照明技术是光刻工艺中提高成像分辨率的关键技术之一。本文提出了一种基于傅里叶合成技术的照明系统，该系统能够实现任意照明模式，并可以提高成像数值孔径，同时具有灵活高效、能量利用率高、易于实现等优点。本课题组通过计算仿真和搭建的实验装置验证了傅里叶合成技术实现任意照明模式的可行性，掌握了傅里叶照明系统所需的数值孔径合成方法，实现照明所需的发散度。基于优化的照明程序版图在实验中实现了圆盘、二级、四极、环形等照明模式，这些照明模式光强分布较均匀且照明形状无畸变。当MEMS二维振镜的扫描角度为±1°且选用收集镜成像倍率为10时，在收集镜上可以实现最大扫描照明尺寸超过30 mm，焦点面上的4×NA值超过0.6，这一结果可以匹配当前及下一代光刻工艺及掩模检测应用的照明需求。     

浸没式光刻系统中光束传输系统的设计

为实现浸没式光刻照明系统掩模面上高均匀照明性和不同照明模式,对照明系统中的光束传输系统进行了研究。浸没式光刻照明系统中的激光光束传输系统是光刻机中的重要组成部分,直接影响光刻机性能。针对浸没式光刻照明系统特点,提出了采用球面镜和柱面镜组合的光学结构,进行了激光准直扩束系统的光学设计与仿真分析。此外,对设计的准直扩束系统进行了公差分析,以保证在加工和装调完成后光束的发散角和口径均满足设计要求。最后,在系统完成的基础上对不同位置处的光斑尺寸进行测量。设计结果表明,系统能够满足光束在5~20 m传输光路范围内,不需要进行透镜间隔的调节,实现光斑大小和发散角满足设计要求,保证目标光束口径在(28.5±0.5)mm范围内,X方向发散角为1.2 mrad,Y方向发散角为1.84 mrad。通过分析发现,设计结果能够很好地满足指标的精度要求,具有重要的应用价值和实用意义。