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…     

深亚微米光刻技术

超大规模集成电路（ＶＬＳＩ）线宽的不断缩小,促进了光刻技术的发展和分辨率的提高,使分辨率已进入到深亚微米区域。光学光刻分辨率的提高是依靠缩短曝光波长、增大透镜系统的数值孔径（ＮＡ）、采用新技术改进掩模和光学系统的设计以及提高光致抗蚀剂的性能来实现的。在简要的介绍了ＶＬＳＩ发展趋势的基础上,论述了深紫外光刻（ＤＵＶＬ）、极紫外光刻（ＥＵＶＬ）和Ｘ射线光刻技术取得的重要成果及面临的问题和可能解决的途径。     

提高光刻图形质量的双曝光技术

双曝光技术能提高图形对比度和分辨率,可改善焦深,从而提高光刻图形质量,介绍了双 曝光技术原理和几种双曝光方法,同时,提出采用双曝光技术,结合相移掩模和光学邻近效应校正来提高光刻分辨率,给出了双曝光光刻方法的实例及计算机模拟结果。     

激光系统透镜的设计

用于激光器的透镜设计和用于其它单色光源的透镜没有很大区别。但是,某些激光束系统的设计需要特别注意。这种系统采用弱聚焦元件,它不宜用普通的几何成像定律来预示焦点位置。特别是用弱透镜聚焦高斯光束时,束腰(最小光束直径处)位置要比近轴光学定律预示的更靠近透镜。     

采用双自由曲面整形的无掩模光刻照明系统

为了实现无掩模光刻系统所需求的矩形准直平顶激光光束照明,提高照明系统的能量利用率,提出了一种利用双自由曲面整形的照明系统设计方法。根据光程守恒原理和折射定律,推导了积分形式的双自由曲面面形方程;采用数值解法求解积分方程,分别设计了含有双自由曲面的双透镜整形单元和单透镜整形单元的照明系统,使用光学设计软件对两种照明系统进行模拟,得到两种照明系统的照明均匀性在93%以上,能量利用率大于91%。结果表明,两种照明系统均能实现无掩模光刻系统的高均匀性、高能量利用率照明。     

边缘增锐型相移光刻技术的研究及其数值模拟

相移光刻技术可以提高光刻设备的分辨率，为制作二元光学器件及超大规模集成电路提供了更强的技术力量，本文简单介绍相移光刻技术的基本原理，用自编的软件通过数值模拟对边缘增锐相移光刻技术做了探讨，给出了适合国内ｇ－线投曝光机的边缘增锐型相移掩模的设计参数。     

基于空间光调制器的无掩模光学光刻技术研究进展

随着器件特征尺寸的不断减小,传统光刻技术的加工分辨率受限于衍射极限已接近使用化技术的理论极限且成本过高。无掩模光刻技术是解决掩模价格不断攀升而引起成本过高的一种潜在方案,以成本低、灵活性高、制作周期短的特点在微纳加工、掩模直写、小批量集成电路的制作等方面有着广泛的应用。基于空间光调制器的无掩模光学光刻技术在提高分辨率和产出率方面取得了一定的进展,理论和实验上均取得了较好的效果。详细归纳介绍了基于空间光调制器的无掩模光学光刻技术的原理、特点以及研究进展。     

衍射光学元件在无掩模光刻中的应用

描述了波带片/多孔透镜阵列无掩模光刻方法,着重介绍了波带片的几何结构特点和衍射聚焦特性,研究了影响光刻分辨率的因素和使用位相型波带片代替振幅型波带片提高衍射效率的设计方法,讨论了高级衍射焦点对波带片的光刻对比度的影响及消除措施,表明了波带片光刻有光刻对比度和高光刻分辨率受限于最小结构尺寸两个技术难点。对比介绍了多孔透镜的结构和衍射聚焦原理,论述了利用多孔透镜抑制高级衍射焦点和焦平面上次级大的特性,可以提高光刻对比度、提高光刻分辨率、克服波带片受限于最小结构尺寸的缺点。     

下一代光学掩模制造技术

尽管其它光刻技术在不断快速发展,然而在0．13μm及0．13μm以下集成电路制造水平上,光学光刻仍然具有强大的生命力。随着光学光刻极限分辨率的不断提高,当代光学掩模制造技术面临着越来越严重的挑战。本文对下一代光学掩模工艺技术的技术指标和面临的技术困难进行了论述,并对其中一些关键的技术解决方案进行了简要分析。     

ULSI相移光刻技术＊

相移掩模光刻技术,是近几年来为了开发超大规模集成电路(ULSI)而发展起来的一种新颖光刻技术。它应用了光学相移掩模方法,大大提高了现有光学光刻设备的分辨率水平。本文综述了相移光刻技术的发展及其在ULSI中的应用。     

成像干涉光刻技术与离轴照明光刻技术的对比分析

作为分辨率增强技术(RET)之一，离轴照明技术（OAI）通过调整照明方式，不但能提高分辨率还能很好地改善焦深．成像干涉光刻技术(IIL)利用多次曝光分别记录物体空间频率的不同部分，极大地提高了成像质量，其中大角度倾斜照明是对OAI的扩展．从成像原理和频域范围的角度对IIL和OAI进行了理论研究、计算模拟和对比分析．结果表明，在同样条件下，IIL相对于OAI可更好地分辨细微特征．     

极紫外光刻

光刻一般被认为是每代半导体器件的关键技术。几十年来光学投影光刻是大批量生产集成电路光刻技术的最好选择 ,目前普遍认为光学系统的掩模技术的改进将会使其扩展至 10 0 nm最小刻线区。继续降低曝光波长 ,同时增加数值孔径 (NA )已能使光刻向小刻线区扩展。两者都能增加分辨率 ,其代价是焦深变小。这种趋势能持续多久以及利用折射透射透镜光刻能使刻线线宽降低多少 ,这是个继续引起积极争论的问题。国家半导体技术指南 (NTRS) [1 ] 提出 ,作为所希望的主流方法 ,光刻至少能达到 130 nm。在这样的刻线尺度上所有的光学方法需要极端复杂…     

极坐标激光直写技术制作微结构

简述了极坐标激光直写技术原理,并利用该技术研究了在铬板、光刻胶版表面制作微 结构的工艺,制作了光栅、非涅耳透镜、曲面衍射透镜、平面连续微结构衍射透镜掩模以及基于MEMS技术的微型太阳敏感器光学掩模。     

基于Tracepro的太赫兹探测阵列光学镜头设计

太赫兹探测成像技术是一种新兴的、极具发展前景的探测技术。为了满足太赫兹探测阵列的成像要求,设计了一种结构紧凑的折射型光学镜头,并采用Tracepro软件对该光学镜头轴上及离轴无穷远点在焦平面的成像情况进行了模拟仿真,优化了光学镜头结构参数。设计的光学镜头采用HRFZ-Si作透镜材料,并在透镜表面涂覆parylene抗反薄膜,其焦距为26.2 mm,视场角为16.3°,相对孔径为1.9∶1,分辨率为20 lp/mm。     

通过镜头进行圆片—中间掩模对准的远紫外步进机

本文介绍一种具有0.42数值孔径、21.2mm像场尺寸、5×缩小率全石英镜头的新型准分子激光步进机,并报告其设计特色和实验结果。该系统的突出特点之一是采用了工作于633nm波长的直接以中间掩模为基准对准圆片的TTL对准系统。曝光波长同对准波长间焦差大的问题,是用镜头中的专用校正光路来解决的。所用激光器与步进机间的柔性光学接口和控制激光波长的联机校准系统,减轻了以准分子激光器作生产级光学光刻设备新型光源的困难。最后给出了分辨率及套刻精度的实验结果。     

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。     

非球面技术在浸没式光刻照明系统中的应用

NA1.35浸没式光刻照明系统是超大规模集成电路的核心设备,为了实现从ArF激光器发出的光束经过一系列模块传输后到达掩模面的能量满足光刻曝光系统的要求,需要在系统中引入非球面透镜,以减少镜片数量,提高能量利用率。为解决现在非球面透镜具有的加工难度和控制精度不足的缺陷,设计出一种优化控制保证非球面加工和检测的方法。在光学系统设计中优化非球面的形状,保证非球面度,满足非球面变化率在可加工和检测的范围内,并控制非球面拐点的产生。照明系统中镜片数量最多的模块是耦合镜组,通过非球面的优化,镜片数量从12片减少到9片,系统能量利用率提高近25%。此外,提高了系统像质NA一致性,像方远心度,弥散斑直径和畸变,满足了曝光光学系统对掩模面的能量要求,故该非球面控制技术具有良好的可加工性和可检测性。     

一种制作凹形聚二甲基硅氧烷微透镜阵列的方法

提出一种制作凹形聚二甲基硅氧烷(PDMS)微透镜阵列的方法。用数字微镜器件(DMD)代替物理掩模,建立数字灰阶无掩模光刻系统,在光刻胶上制作正方形基底凸形微透镜阵列,以此阵列为母板,采用复制方法,制作了高填充因子的正方形基底凹形PDMS微透镜阵列。实验和测试结果表明:数字灰阶无掩模光刻系统制作的微透镜阵列表面光滑,形貌良好;复制的PDMS微透镜阵列边缘清晰,表面光滑,焦面光斑光强均匀。为制作凹形微透镜阵列提供了一条制作简单、效率高、成本低、可大规模制作的新途径。     

双磁透镜与单磁透镜分幅变像管空间分辨特性的比较

基于时间展宽技术,设计研制了大面积阴极分幅变像管。借助Matlab编程分别对单磁透镜和双磁透镜像管在离轴空间分辨率和像场畸变等方面特征作了数值模拟,并采用阴极微带光刻分辨率板进行测试验证。实验测试显示,在缩小一倍成像下,双透镜像管在离轴9 mm以内的空间分辨率优于5 lp/mm。相比单透镜像管,双透镜像管具有更高的空间分辨率,更大的有效成像范围以及更小的成像畸变。因而,采用双透镜成像能够有效地提高像管的空间分辨能力,可为分幅相机性能的进一步提升提供新的思路。     

2000年后的光刻趋势

１　引言 尽管人们对于光刻技术已经很熟悉，但它仍需要解决分辨率提高技术方面的种种问题，以便把１００ｎｍ设计规则的技术投入实际生产。例如：由于采用了新的透镜材料和光刻胶，我们需要对基础材料进行深入研究，以适应波长较短的要求（１９３ｍｎ和１５７ｎｍ）。为了实现移相掩模（ＰＳＭ）和光学接近式校准（ＯＰＣ），更需要提高掩模检验、修复的数据处理能力。这就意味着更加强调“图象集成”，它将导致步进光刻机、掩模和光刻胶研究人员和制造厂家之间的共同合作。国际ＳＥＭＡＴＣＨ目前利用所有现有的光刻胶制造商，诸如Ｓｈｉ…