光学光刻的极限

讨论了光学光刻技术的各种分辨力增强技术(RETs),根据各类光刻设备的开发进展,探讨了光学光刻技术的加工极限。     

传统光学光刻的极限及下一代光刻技术

分析了传统光学投影光刻分辨力的物理极限,介绍了国内外各大器件和设备厂商、科研单位等为了突破这个物理极限而做出的努力;从原理、发展状况及优缺点等几个方面对比分析了下一代光刻技术,最后对未来几十年的主流光刻技术作出了展望。极紫外光刻、浸没式光刻和纳米压印光刻将作为主流技术应用到超大规模集成电路的批量生产中,电子束光刻可以在要求极高分辨力时和这几个主流技术配合使用。其他下一代光刻技术由于工艺不成熟、不能批量生产等原因,在近期还不具备占领光刻设备市场主流的能力。     

193nm光刻技术延伸方法

介绍了提高193nm光刻分辨力的方法,如浸入式光刻技术、相位移技术等。并介绍了193nm浸入式光刻机的优点和前景。     

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。     

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。     

光瞳滤波投影光刻实验研究

介绍了一套自行研制的用于光瞳滤波实验的投影光刻实验系统，其物镜光瞳处预留出放滤波器的位置，可方便取放滤波器。在理论分析的基础上，开展了光刻对比实验研究，实验研究，实验研究结果表明光瞳滤波能大幅度提高投影光刻成像系统分辨力，并增大焦深，是一种比较有效地提高投影光刻成像质量的方法。     

离轴照明研究

在亚μｍｉ线曝光装置上研究了四极、环形、及二元光栅照明对投影光刻分辨力的影响。主要就曝光能量，分辨力改善情况，焦深变化等与传统情况作了比较。研究发现，就分辨力和焦深而言，３种方法均有效；综合利用率，照明均匀性和分辨力提高程度 、二元光栅是罗好的方法，将分辨力从０．８μｍ提高到０．５μｍ，证实了离轴照明对大于０．５μｍ的图形分辨力同样有提高作用。     

在镜像投影曝光机上使用相移掩膜提高解像力的初步研究

实现高PPI(单位面积像素个数),需要更细的线宽和更窄的间距,这往往受到光刻设备解像力的限制,本文对基于不改造镜像投影曝光设备而提高光刻解像力进行研究。用半导体工艺模拟以及器件模拟软件模拟分析了离焦量为0时,相位移掩膜和传统掩膜下2.5μm等间隔线的光强分布。根据设备参数模拟分析离焦量为15、30μm时通过掩膜得到的光刻间距情况,最后,实际比较测量了相同条件下各自曝光剂量范围和切面坡度角。实验结果表明:相位移掩膜能使镜像投影曝光机分辨力以下间距(线宽)的工艺容限增大1倍,并使相应曝光量下间距(线宽)的分布更集中,从而增加细线化的稳定性。使用相位移掩膜能提高镜像投影曝光机的解像力。     

基于表面等离子体的微纳光刻技术

首先介绍了光刻技术的发展及其面临的挑战。随着纳米加工技术的发展,纳米结构器件必将成为未来集成电路的基础,而纳米光刻技术是纳米结构制作的基础,基于表面等离子体的纳米光刻作为一种新兴技术有望突破45nm节点从而极大提高光刻的分辨力。介绍了表面等离子体的特性,对表面等离子体(SPs)在光刻中的应用作了回顾和分析,指出在现有的利用表面等离子体进行纳米光刻的实验装置中,或采用单层膜的超透镜(Superlens),或采用多层膜的Super-lens,但都面临着如何克服近场光刻这一难题;结合作者现有课题分析了表面等离子体光刻的发展方向,认为结合多层膜的远场纳米光刻方法是表面等离子体光刻的发展方向。     

光瞳滤波光刻图形质量影响因素分析

在阐述投影成像光刻光瞳滤波技术原理与滤波器设计的基础上,详细分析研究了滤波成像光刻图形质量影响因素。指出影响图形质量的因素除了滤波器设计本身存在误差,主要还存在滤波器的制作误差、滤波器在成像光路中放置的位置误差和光刻工艺条件等因素。实验表明只有注意控制好这些影响因素,才能很好挖掘该技术提高光刻分辨力、增大焦深的潜能。     

半导体光刻技术及设备的发展趋势

随着芯片集成度的不断提高、器件尺寸的不断缩小,光刻技术和光刻设备发生着显著变化。通过对目前国内外光刻设备生产厂商对下一代光刻技术的开发及目前已经应用到先进生产线上的光刻技术及设备进行了对比研究,对光刻技术和光刻设备的发展趋势进行了介绍,并对我国今后半导体光刻技术及设备的发展提出了合理化建议。     

部分相干光倾斜照明成像研究

本文用部分相干光成像理论研究了提高分辨力及增大焦深的原理．建立了二元光栅倾斜照明成像数理模型。对几种倾斜照明方式进行了模拟计算．对模拟结果作了分析比较。结果表明，用二元光栅照明较好，既能较大程度提高投影光刻曝光系统的分辨力及焦深，又能克服其他照明方式的能量利用率低等缺点。     

深亚微米光学光刻设备制造技术研究

光学光刻在不断发展,促进了集成电路的制造,提高了其制造水平。光学光刻的分辨率在逐步提高,其设备面对着巨大的挑战。本文将对深亚微米光学光刻设备制造技术展开研究。     

工作波长193纳米投影光刻物镜研究设计

介绍工作波长为193nm的投影光刻物镜研究设计,对波长,数值孔径和分辨力的选择,光学结构型式的确定,以及材料和试制加工工艺的考虑,然后给出一个数值孔径NA＝0．62,光学结构为双远心的投影光刻物镜设计结果。     

采用梯形棱镜波前分割的激光干涉光刻技术

光学光刻技术在微细加工和集成电路(IC)制造中一直是主流技术。随着IC集成度的提高,要求越来越高的光刻分辨力,但光学光刻的分辨极限受光刻物镜数值孔径(NA)和曝光波长(λ)的限制。激光干涉光刻技术具有高分辨、大视场、无畸变、长焦深等特点,其分辨极限为λ/4,在微细加工、大屏幕显示器、微电子和光电子器件、亚波长光栅、光子晶体和纳米图形制造等领域有广阔的应用前景。阐述了激光干涉光刻技术的基本原理。提出了一种采用梯形棱镜作为波前分割元件的激光干涉光刻方法。建立了相应的曝光系统,该系统可用于双光束、三光束、四光束和五光束等多光束和多曝光干涉光刻。给出了具有点尺寸约220nm的周期图形阵列的实验结果。     

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。     

0.7微米i线分步重复投影光刻曝光系统研制

本文介绍0．7μm线分步重复投影光刻曝光系统的技术指标、系统设计、研制中解决的关键单元技术和研制结果。结果表明工作波长365nm，缩少倍率5倍．曝光视场15mm×15mm．光刻工作分辨力0．6μm，并具有双路暗场同轴对准．又能精确分步投影光刻的曝光系统已研制成功。     

纳米压印光刻技术--下一代批量生产的光刻技术

纳米压印光刻技术已被证实是纳米尺寸大面积结构复制的最有前途的下一代技术之一。这种速度快、成本低的方法成为生物化学、μ级流化学、μ-TAS和通信器件制造以及纳米尺寸范围内广泛应用的一种日渐重要的方法,如生物医学、纳米流体学、纳米光学应用、数据存储等领域。由于标准光刻系统的波长限制、巨大的开发工作量、以及高昂的工艺和设备成本,纳米压印光刻技术可能成为主流IC产业中一种真正富有竞争性方法。对细小到亚10nm范围内的极小复制结构,纳米压印技术没有物理极限。从几种纳米压印光刻技术中选择两种前景广阔的方法——热压印光刻(HEL)和紫外压印光刻(UV-NIL)技术给予介绍。两种技术对各种各样的材料以及全部作图的衬底大批量生产提供了快速印制。重点介绍了HEL和UV-NIL两种技术的结果。全片压印尺寸达200mm直径,图形分辨力高,拓展到纳米尺寸范围。     

向商业化迈进的极紫外（EUV）光刻技术

在介绍EUV光刻原理和EUV光源基本概念的基础上,讨论了目前研究得最多、技术最成熟的激光产生的等离子体LPP光源,着重对EUV光源的初步应用和EUV光刻设备的开发进展情况进行了详细介绍与讨论。目前的研究进展表明,随着激光产生的等离子体EUV光源（LPP）功率的不断提高和EUV光刻设备的逐步成熟,极紫外（EUV）光刻技术将在2012年步入半导体产业的商业化生产。     

纳米光刻对准方法及其原理

对准技术对光刻分辨力的提高有着重要作用。45nm节点以下的光刻技术如纳米压印等,对相应的对准技术提出了更高的要求。对光刻技术发展以来主要用于接近接触式和纳米压印光刻的对准技术做总结分类,为高精度的纳米级光刻对准技术提供理论研究基础和方向。经过分析,从原理上将对准技术分为几何成像对准、波带片对准、干涉光强度对准、外差干涉对准及莫尔条纹等五种对准方法。最后结论得出基于条纹空间相位的对准方法具有最好的抗干扰能力且理论上能达到最高的对准精度,而其他基于光强的对准方法的精度更易受到工艺涂层的影响。因此,基于干涉条纹空间相位对准的方法在纳米级光刻对准中具有很好的理论前景。