KrF光刻工艺实现110nm以及更先进的技术节点

随着芯片价格的降低,为了获得更多的利润,业界必须不断向着更小（芯片尺寸）和更大（硅片面积）迈进。尽管300mm硅片与ArF光刻技术的组合已经成为了110nm以下先进工艺的主流,但是200mm硅片及KrF光刻技术以其成熟的技术、低廉的价格也在这一领域占有一席之地。由此,如何在110nm以下的技术中选择使用KrF光刻技术取代主流的ArF光刻技术成为了业界共同关心的话题。就光学复杂性本身而言,使用KrF光刻技术实现90nm技术节点,其K1因子已经达到了惊人的0.29,这与使用ArF光刻技术实现65nm技术节点可谓旗鼓相当。本文着重评估和研究了90nm技术节点上,KrF光刻技术实现多晶硅栅电极、金属1和接触孔的工艺表现。基于实验数据发现,基于先进的KrF光刻技术可以量产90nm工艺。     

193nm光刻技术进展和问题

光刻是制造大规模集成电路的主要方法。由于快速计算机和多功能处理器不断发展,并提出很多新的要求,促使半导体集成线路制造商力求增加单片上的元件密度。元件密度受最小光刻尺寸限制。虽然光刻工艺水平已能刻出准波长特征尺寸的集成线路的线宽,但是,连续发展几代的单片集成线路要求光源波长从436nm到365nm。用248nm波长光源(KrF准分子激光器).光刻的特征尺寸为0.25μm。期望能生产0.18μm特征尺寸的集成线路。为了生     

21世纪微电子光刻技术

介绍了248nm,193nm,157nm准分子激光投影光刻的发展过程和下一代光刻技术（NGL）的实用化前景。     

下一代光刻开发的进展

虽然下一代光刻(NGL)技术的开发仍在继续大力开展工作，但许多人一直支持“不断延续光学光刻”的呼声。248nm光刻性能的进一步扩展，更激励许多企业界人士指望用193nm光刻来完成45nm技术节点的光刻。     

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。     

0.13μm工艺与248nm KrF光刻机

ITRS规划2001年实现0.13μm工艺.实际上2001年0.13μm工艺已达量产.0.13μm工艺包括248nm光刻技术、高k绝缘材料、低k绝缘材料和铜互连技术等新技术.248nm光刻技术是实现0.13μm工艺达到量产的最关键技术,为此,必须采用248nmKrFstepper(准分子激光扫描分步投影光刻机).     

O.13μm工艺与248nm KrF光刻机

ITRS规划2001年实现0.13μm工艺。实际上2001年O.13μm工艺已达量产。0.13μm工艺包括248nm光刻技术、高k绝缘材料、低k绝缘材料和铜互连技术等新技术。248nm光刻技术是实现0.13μm工艺达到量产的最关键技术,为此,必须采用248nmKrFstepper(准分子激光扫描分步投影光刻机)。     

从特征尺寸的缩小看光刻技术的发展

从特征尺寸不断缩小变化的角度阐述了近代光刻技术发展的历程。指出90nm节点的主流光刻技术是193nmArF光刻;193nm浸入式光刻技术作为65nm和45nm节点的首选光刻技术,如果配合二次曝光技术,还可以扩展到32nm节点的应用,但成本会增加;如果特征尺寸缩小到22nm和16nm节点,EUV光刻、无掩模光刻以及纳米压印光刻等将成为未来发展的重要研究方向。在对各种光刻技术的原理、特点以及优缺点等分析对比的基础上,对未来主流光刻技术的发展做了一定的展望。     

电子束纳米光刻技术研究

纳米光刻技术在微电子制作中起着关键作用,而电子束光刻在纳米光刻技术制作中是最好的方法之一.我们使用VB5电子束曝光系统,经过工艺研究,现已研究出最细分辨率剥离金属条为17nm,最小剥离电极间距为10nm,最细T型栅为100nm.     

下一代光刻技术的设备

下一代光刻技术是指≤32nm工艺节点的光刻技术。介绍了下一代光刻技术与设备,包括X射线光刻技术、极紫外线光刻技术和纳米压印光刻技术等。     

Ultrafast deep UV Lithography with excimer lasers

The use of high-power pulsed excimer lasers for photolithography is described for the first time. Short exposure times, high resolution and absence of speckle are experimentally demonstrated. Using a XeCl laser at 308 nm and a KrF laser at 248 nm, excellent quality images are obtained by contact printing in two positive photoresists. Resolution down to 1000 line-pairs/mm is demonstrated. These images are comparable to state-of-the-art lithography done with conventional lamps; the major difference is that the excimer laser technique is ∼ 2 orders of magnitude faster. Preliminary results on reciprocity behavior in several resists are also presented.     

用光致抗蚀剂膜层制作衰减相移掩模

提出一种用光致抗蚀剂膜层制作单层结构衰减相移掩模的新方法,介绍这种方法的原理和制作工艺,并给出这种方法制作的衰减相称掩模用于准分子激光光刻实验,得到显著提高光刻分辨力的实验结果。     

准分子激光加工PMMA生物芯片片基的实验研究

用准分子激光对高聚物材料进行微加工制作,可以得到比较理想的高聚物基生物芯片。采用248nm的KrF准分子激光器对PMMA(聚甲基丙烯酸甲酯)进行微细加工,探讨了准分子激光与PMMA相互作用的机理。进行了表面微通道制作和打孔实验,研究激光加工的工艺参数及加工质量的变化规律。结果表明,准分子激光蚀刻完全适合生物芯片的制作,而且加工过程简单,是一种行之有效的制作方法。     

Bragg Grating Formation in B／Ge Codoped Optical Fibers

A 2-cm long Bragg grating with reflectivity of - 99.95 % in B/Ge codoped optical fiber without hydrogen loading was created by phase-mask method with a pulsed KrF excimer laser at 248 nm. DC and AC components of refractive index change were analyzed by monitoring transmission spectrum evolution during the writing process of fiber Bragg grating. The relations of the evolution of center wavelength and reflectivity with number of pulses were respectively investigated.     

输出0.42焦耳的紫外光预电离KrF准分子激光器

本文报导了高功率、高效率紫外光预电离KrF(λ=248毫微米)准分子激光器的实验研究.输出最大脉冲能量超过420毫焦耳.研究了KrF激光器的激光谱和荧光谱特性以及在混合气体中掺入Ne气的影响.     

高效率放电抽运KrF准分子激光器

248 nm放电抽运KrF准分子激光器在微电子学和医学等领域有重要的应用价值。在大多数应用中,激光器的最大输出效率和能量都是十分重要的参数。为了提高激光器输出效率和能量,实现KrF准分子激光器的稳定放电,采用新型开关电源和结构紧凑的张氏电极,并通过优化储能/放电电容比例和工作气体配比等方法,研制出了一台小型高效率放电抽运KrF准分子激光器。研究了开关电源对充放电特性的影响,以及气体配比对激光输出效率和能量的影响。该激光器的各项参数相比以往的产品有了较大改善,可重复频率为1~80 Hz,输出效率最高达2.5%,最大单脉冲输出能量380 mJ;当工作电压高于25 kV时,激光输出能量不稳定度约为1.8%。     

248 nm imaging photolithography assisted by surface plasmon polariton interference

A new photolithography technique for 248 nm based on the interference of surface plasmon waves is proposed and demonstrated by using computer simulations.The basic structure consists of surface plasmon polariton（SPP）interference mask and multi-layer film superlens.Using the amplification effect of superlens on evanescent wave,the near field SPP interference pattern is imaged to the far field,and then is exposed on photo resist（PR）.The simulation results based on finite difference time domain（FDTD）method show that the full width at half maximum（FWHM）of the interference pattern is about 19 nm when the p-polarization light from 248 nm source is vertically incident to the structure.Meanwhile,the focal depth is 150 nm for negative PR and 60 nm for positive PR,which is much greater than that in usual SPP photolithography.     

利用金属键合和激光剥离技术制备GaN/metal /Si异质结构的研究

利用金属键合和激光剥离将生长在蓝宝石衬底上的GaN薄膜转移到Si衬底上。键合后采用波长为248nm的准分子脉冲激光辐照蓝宝石衬底,低温处理去除蓝宝石衬底。系统地研究不同键合温度和激光能量密度对GaN结构和光学特性的影响。AFM、XRD和PL测试表明：键合温度和激光剥离的能量密度较低,转移衬底后GaN的质量较好;激光剥离的阈值能量密度为300mJ/cm2;键合温度400℃的样品均方根粗糙度（RMS）约为50nm。     

单片机控制的准分子专用组合电磁阀门

介绍了一个用于准分子激光器自动充排气的系统,它由单片机控制的组合电磁阀门构成。文章阐明了系统、机械、电气和软件的结构。在KrF准分子激光器上实现了重复精度较好的自动配气。整体结构紧凑、性能稳定,简化了充配气操作,还可以用它实现自动微调激光气体成分,达到延长工作气体寿命的目的。     

Simultaneous multiwavelength operation of a commercial rare gas halide laser

Simultaneous dual wavelength operation of a commercial-discharge excited rare gas halide excimer laser is reported for the first time. A combined energy output in excess of 20 mJ was obtained for the 193 and 248 nm ArF and KrFB rightarrow Xtransitions oscillating simultaneously, and also for the 248 and 351 nm KrF and XeF transitions. Analysis indicates that significantly higher dual wavelength energies should be possible.