光刻技术及其应用的状况和未来发展 光刻技术及其应用的状况和未来发展1 引言 光刻技术作为半导体及其相关产业发展和进步的关键技术之一，一方面在过去的几十年中发挥了重大作用；另一方面，随着光刻技术在应用中技术问题的增多、用户对应用本身需求的提高和光刻技术进步滞后于其他技术的进步凸显等等，寻找解决技术障碍的新方案、寻找COO更加低的技术和找到下一俩代可行的技术路径，去支持产业的进步也显得非常紧迫，备受人们的关注。就像ITRS对未来技术路径的修订一样，上世纪基本上3～5年修正一次，而进入本世纪后，基本上每年都有修正和新的版本出现，这充分说明了光刻技术的重要性和对产业进步的影响。如图1所示，是基于2005年ITRS对未来几种可能光刻技术方案的预测。也正是基于这一点，新一轮技术和市场的竞争正在如火如荼的展开，大量的研发和开发资金投入到了这场竞赛中。因此，正确把握光刻技术发展的主流十分重要，不仅可以节省时间和金钱，同时可以缩短和用户使用之间的周期、缩短开发投入的回报时间，因为光刻技术开发的投入比较庞大。 2 光刻技术的纷争及其应用状况 众说周知，电子产业发展的主流和不可阻挡的趋势是"轻、薄、短、小"，这给光刻技术提出的技术方向是不断提高其分辨率，即提高可以完成转印图形或者加工图形的最小间距或者宽度，以满足产业发展的需求；另一方面，光刻工艺在整个工艺过程中的多次性使得光刻技术的稳定性、可靠性和工艺成品率对产品的质量、良率和成本有着重要的影响，这也要求光刻技术在满足技术需求的前提下，具有较低的COO和COC。因此，光刻技术的纷争主要是厂家可以提供给用户什么样分辨率和产能的设备及其相关的技术。 以Photons为光源的光刻技术 2.1 以Photons为光源的光刻技术 在光刻技术的研究和开发中，以光子为基础的光刻技术种类很多，但产业化前景较好的主要是紫外(UV)光刻技术、深紫外(DUV)光刻技术、极紫外(EUV)光刻技术和X射线(X-ray)光刻技术。不但取得了很大成就，而且是目前产业中使用最多的技术，特别是前两种技术，在半导体工业的进步中，起到了重要作用。 紫外光刻技术是以高压和超高压汞(Hg)或者汞-氙(Hg-Xe)弧灯在近紫外(350～450nm)的3条光强很强的光谱(g、h、i线)线，特别是波长为365nm的i线为光源，配合使用像离轴照明技术(OAI)、移相掩模技术(PSM)、光学接近矫正技术(OPC)等等，可为0.35～0.25μm的大生产提供成熟的技术支持和设备保障，在目前任何一家FAB中，此类设备和技术会占整个光刻技术至少50％的份额；同时，还覆盖了低端和特殊领域对光刻技术的要求。光学系统的结构方面，有全反射式(Catoptrics)投影光学系统、折反射式(Catadioptrics)系统和折射式(Dioptrics)系统等，如图2所示。主要供应商是众所周知的ASML、NIKON、CANON、ULTRATECH 和SUSS MICROTECH等等。系统的类型方面，ASML以提供前工程的l:4步进扫描系统为主，分辨率覆盖0.5～0.25μm：NIKON以提供前工程的1：5步进重复系统和LCD的1：1步进重复系统为主，分辨率覆盖0.8～0.35μm和2～0.8μm；CANON以提供前工程的1：4步进重复系统和LCD的1：1步进重复系统为主，分辨率也覆盖0.8～0.35μm和1～0.8μm；ULTRATECH以提供低端前工程的1：5步进重复系统和特殊用途(先进封装／MEMS／，薄膜磁头等等)的1：1步进重复系统为主；而SUSS MICTOTECH以提供低端前工程的l：1接触／接近式系统和特殊用途(先进封装／MEMS／HDI等等)的1：1接触／接近式系为主。另外，在这个领域的系统供应商还有USHlO、TAMARACK和EV Group等。 深紫外技术
光刻胶知识简介 光刻胶知识简介: 一.光刻胶的定义(photoresist) 又称光致抗蚀剂，由感光树脂、增感剂（见光谱增感染料）和溶剂三种主要成分组成的对光敏感的混合液体。感光树脂经光照后，在曝光区能很快地发生光固化反应，使得这种材料的物理性能，特别是溶解性、亲合性等发生明显变化。经适当的溶剂处理，溶去可溶性部分，得到所需图像（见图光致抗蚀剂成像制版过程）。 二.光刻胶的分类 光刻胶的技术复杂，品种较多。根据其化学反应机理和显影原理，可分负性胶和正性胶两类。光照后形成不可溶物质的是负性胶；反之，对某些溶剂是不可溶的，经光照后变成可溶物质的即为正性胶。利用这种性能，将光刻胶作涂层，就能在硅片表面刻蚀所需的电路图形。 基于感光树脂的化学结构，光刻胶可以分为三种类型。 ①光聚合型 采用烯类单体，在光作用下生成自由基，自由基再进一步引发单体聚合，最后生成聚合物，具有形成正像的特点。 ②光分解型 采用含有叠氮醌类化合物的材料，经光照后,会发生光分解反应,由油溶性变为水溶性，可以制成正性胶. ③光交联型 采用聚乙烯醇月桂酸酯等作为光敏材料,在光的作用下,其分子中的双键被打开，并使链与链之间发生交联，形成一种不溶性的网状结构，而起到抗蚀作用，这是一种典型的负性光刻胶。柯达公司的产品KPR胶即属此类。 三.光刻胶的化学性质 a、传统光刻胶：正胶和负胶。 光刻胶的组成：树脂（resin/polymer），光刻胶中不同材料的粘合剂，给与光刻胶的机械与化学性质（如粘附性、胶膜厚度、热稳定性等）；感光剂，感光剂对光能发生光化学反应；溶剂（Solvent），保持光刻胶的液体状态，使之具有良好的流动性；添加剂（Additive），用以改变光刻胶的某些特性，如改善光刻胶发生反射而添加染色剂等。 负性光刻胶。树脂是聚异戊二烯，一种天然的橡胶；溶剂是二甲苯；感光剂是一种经过曝光后释放出氮气的光敏剂，产生的自由基在橡胶分子间形成交联。从而变得不溶于显影液。负性光刻胶在曝光区由溶剂引起泡涨；曝光时光刻胶容易与氮气反应而抑制交联。 正性光刻胶。树脂是一种叫做线性酚醛树脂的酚醛甲醛，提供光刻胶的粘附性、化学抗蚀性，当没有溶解抑制剂存在时，线性酚醛树脂会溶解在显影液中；感光剂是光敏化合物（PAC，Photo Active Compound），最常见的是重氮萘醌（DNQ），在曝光前，DNQ是一种强烈的溶解抑制剂，降低树脂的溶解速度。在紫外曝光后，DNQ在光刻胶中化学分解，成为溶解度增强剂，大幅提高显影液中的溶解度因子至100或者更高。这种曝光反应会在DNQ中产生羧酸，它在显影液中溶解度很高。正性光刻胶具有很好的对比度，所以生成的图形具有良好的分辨率。
IC制备中光刻制版技术及原理 姓名：黄武20114912 班级：电子信息特色实验班指导老师：张玲 1制版概述 信息产业是国民经济的先导产业，微电子技术更是信息产业的核心。由1906年的电子管开始，到1956年硅台面晶体管问世，再到1960年世界第一块硅集成电路制作成功，此后集成电路的发展一发不可收拾，小规模集成电路（SSI）中规模集成电路(MSI)，大规模集成电路(LSI)，超大规模集成电路(VLSI)，甚大，巨大规模集成电路(ULSI,GLSI)。这几十年以来集成电路的发展趋势是尺寸越来越小，速度越来越快，电路规模越来越大，功能越来越强，衬底硅片尺寸越来越大。这些都是大规模与超大规模集成电路的小型化、高速、低成本、高效率生产等特点所带来的结果。集成电路在近年也已广泛应用于家用电器，汽车配件，航天航空，军事武器制导等等。为了达到集成电路的量产以减小成本，IC制版技术就显得十分重要了。 1.1制版的意义 制版就是制作光刻的掩膜版。平面管、集成电路和采用平面工艺的其他半导体器件，都要用光刻技术来进行定域扩扩散与沉积，以获得一定形状的二极管、三极管和一定数值的电感、电容。掩膜版在光刻过程中相当于印刷中的模板，它可以重复不断的协助我们将所需要的集成电路刻制出来。因此掩膜版是光刻制程中的一个基本工具。目前世界上的集成电路工业突飞猛进的发展，硅基CMOS 的特征线宽已达到0.18微米，并向着0.1微米和压0.1微米推进。随着设计线宽
的缩小，光刻技术也必须随之而发展，而光刻技术的发展需要高水平的掩膜版才能得以实现。此外集成电路管芯成品率与掩膜版的好坏有着直接的关系。一个成品合格管芯制备需要一套掩膜版的。若每块掩膜版上图形成品率为0.9 ，那么两块掩膜版就是有0.81，十块掩膜版就是0.35左右，集成电路管芯的成品率比图形成品率还低。可见光刻掩膜版的质量直接影响光刻影像的好坏，从而影响成品率。 1.2 掩膜版制作流程
职大09微电子 光刻技术 摘要：光刻(photoetching)是通过一系列生产步骤将晶圆表面薄膜的特定部分除去的工艺，在此之后，晶圆表面会留下带有微图形结构的薄膜。被除去的部分可能形状是薄膜内的孔或是残留的岛状部分。 关键词：光刻胶；曝光；烘焙；显影；前景 Abstract: photoetching lithography (is) through a series of steps will produce wafer surface film of certain parts of the process, remove after this, wafer surface will stay with the film structure. The part can be eliminated within the aperture shape is thin film or residual island. Keywords: the photoresist, Exposure; Bake; Enhancement; prospects
目录 第一章绪论 (2) 第二章光刻技术的原理 (3) 第三章光刻技术的工艺过程 (4) 1基本光刻工艺流程—从表面准备到曝光 (4) 1.1光刻十步法 (4) 1.2基本的光刻胶化学物理属性 (4) 1.2.1组成 (4) 1.2.2光刻胶的表现要素 (4) 1.2.3正胶和负胶的比较 (5) 1.2.4光刻胶的物理属性 (5) 1.3光刻工艺剖析 (5) 1.3.1表面准备 (5) 1.3.2涂光刻胶 (5) 1.3.3软烘焙 (6) 1.3.4对准和曝光（A&E） (6) 2基本光刻工艺流程—从曝光到最终检验 (6) 2.1显影 (6) 2.1.1负光刻胶显影 (6) 2.1.2正光刻胶显影 (7) 2.1.3湿法显影 (7) 2.1.4干法（或等离子）显影 (7) 2.2硬烘焙 (7) 2.3显影检验（develop inspect DI） (7) 2.3.1检验方法 (8) 2.3.2显影检验拒收的原因 (8) 2.4刻蚀 (8) 2.4.1湿法刻蚀 (8) 2.4.2干法刻蚀（dry etching） (9) 2.5光刻胶的去除 (10) 2.6最终目检 (10) 第四章光刻技术的发展与现状 (11) 1 .EUV 光刻技术 (11) 2 .PREVAIL 光刻技术 (12) 3.纳米压印光刻技术 (12) 4.展望 (14) 参考文献15
光学光刻中掩模频谱研究 电子与通信工程系应用物理学专业2005级一班肖学美 指导老师：周远 讲师 摘 要 本文从频谱角度分析传统二元掩模和几种相移掩模，通过对各种掩模透过率函数进行频谱计算建立数学模型。在此基础上利用MATLAB7.0软件设计仿真程序界面，仿真得出各种掩模的频谱。通过比较分析各种掩模频谱，得出各自特点和优缺点。结果表明，相对于传统二元掩模，衰减相移掩模0级衍射光减弱，1级衍射光增强；交替相移掩模和无铬掩模0级光干涉相消，为两束光干涉（±1级）。相移掩模使参与成像的相干光光强更匹配，可显著提高成像对比度，是一种有效的分辨率增强技术。 关键词：光学光刻，相移掩模，掩模频谱，成像对比度 1. 引言 半导体产业已成为事关国民经济，国防建设，人民生活和信息安全的基础性，战略性产业。在传统二元掩模技术无法满足工业发展要求条件下，作为重要的分辨率增强技术——相移掩模技术得到了很快的发展。我国对相移掩模技术的研究才刚起步，其光掩模制造业也仅能满足国低档产品的要求，因此对高分辨率光刻掩模进行前瞻性研究势在必行。 为了进一步研究光学光刻中的掩模频谱及相移掩模对成像对比度的影响，用实验的方法来验证或设计相移掩模显然既费时又昂贵，因而仿真模拟已成为重要的研究手段。本设计运用MATLAB 的图形用户界面建立该仿真模型。同时在该过程中对线条周期、透过率、线条宽度等条件变化在掩模频谱中的影响也进行了研究。 2. 数学及仿真模型的建立 掩模图形为一维密集线条的光栅，透过率函数的傅里叶变换就是掩模的频谱分布，在一维条件下，光栅常数愈小谱线间隔愈大，若光栅宽度愈大，谱线愈窄，光栅分辨率愈高，根据瑞利判据可以知道一条谱线的强度极大值与另一条谱线强度的极小值重合 时，两条谱线刚好能够分辨。[16]本文就一维线空条件下对掩模的频谱进行前瞻性的分析。 在模型建立的时候用到两个特殊函数来表达掩模频谱的计算公式，他们分别是sinc 函数和梳状函数（comb 函数），sinc 函数在数学和物理上都有的重要的意义:数学上,sinc 函数和rect 函数互为傅里叶变换；物理上,单一矩形脉冲()rect t 的频谱是sinc 函数，单缝的夫琅和费衍射花样是sinc 函数。它的数学原型为： sin()sinc()x x x ππ=…………………………………………………………（ 1 ）
光刻技术新进展 刘泽文李志坚 一、引言 目前，集成电路已经从60年代的每个芯片上仅几十个器件发展到现在的每个芯片上可包含约10亿个器件，其增长过程遵从一个我们称之为摩尔定律的规律，即集成度每3年提高4倍。这一增长速度不仅导致了半导体市场在过去30年中以平均每年约15%的速度增长，而且对现代经济、国防和社会也产生了巨大的影响。集成电路之所以能飞速发展，光刻技术的支持起到了极为关键的作用。因为它直接决定了单个器件的物理尺寸。每个新一代集成电路的出现，总是以光刻所获得的线宽为主要技术标志。光刻技术的不断发展从三个方面为集成电路技术的进步提供了保证：其一是大面积均匀曝光，在同一块硅片上同时作出大量器件和芯片，保证了批量化的生产水平；其二是图形线宽不断缩小，使用权集成度不断提高，生产成本持续下降；其三，由于线宽的缩小，器件的运行速度越来越快，使用权集成电路的性能不断提高。随着集成度的提高，光刻技术所面临的困难也越来越多。 二、当前光刻技术的主要研究领域及进展 1999年初,0.18微米工艺的深紫外线(DUV)光刻机已相继投放市场,用于 1G位DRAM生产。根据当前的技术发展情况，光学光刻用于2003年前后的0.13微米将没有问题。而在2006年用到的0.1微米特征线宽则有可能是光学光刻的一个技术极限，被称为0.1微米难关。如何在光源、材料、物理方法等方面取得突破，攻克这一难关并为0.07，0.05微米工艺开辟道路是光刻技术和相应基础研究领域的共同课题。
在0.1微米之后用于替代光学光刻的所谓下一代光刻技术（ＮＧＬ）主要有极紫外、Ｘ射线、电子束的离子束光刻。由于光学光刻的不断突破，它们一直处于"候选者"的地位，并形成竞争态势。这些技术能否在生产中取得应用，取决于它们的技术成熟程度、设备成本、生产效率等。下面我们就各种光刻技术进展情况作进一步介绍。 1．光学光刻 光学光刻是通过光学系统以投影方法将掩模上的大规模集成电路器件的结 构图形"刻"在涂有光刻胶的硅片上，限制光刻所能获得的最小特征尺寸直接与光刻系统所能获得的分辨率直接相关，而减小光源的波长是提高分辨率的最有效途径。因此，开发新型短波长光源光刻机一直是国际上的研究热点。目前，商品化光刻机的光源波长已经从过去的汞灯光源紫外光波段进入到深紫外波段（DUV），如用于0.25微米技术的KrF准分子激光（波长为248纳米）和用于0.18微米技术的ArF准分子激光(波长为193纳米)。 除此之外，利用光的干涉特性，采用各种波前技术优化工艺参数也是提高光刻分辨率的重要手段。这些技术是运用电磁理论结合光刻实际对曝光成像进行深入的分析所取得的突破。其中有移相掩膜、离轴照明技术、邻近效应校正等。运用这些技术，可在目前的技术水平上获得更高分辨率的光刻图形。如1999年初Canon公司推出的FPA-1000ASI扫描步进机，该机的光源为193纳米ArF，通过采用波前技术，可在300毫米硅片上实现0.13微米光刻线宽。 光刻技术包括光刻机、掩模、光刻胶等一系列技术，涉及光、机、电、物理、化学、材料等多个研究领域。目前科学家正在探索更短波长的F2激光（波长为157纳米）光刻技术。由于大量的光吸收，获得用于光刻系统的新型光学及掩模衬底材料是该波段技术的主要困 难。
《微电子学导论》课程报告题目：光刻工艺概述 姓名：王泽卫 学号：2011700214 专业：材料科学与工程 完成日期：2014年11月17日
光刻工艺概述 摘要：从半导体制造的初期，光刻就被认为是集成电路制造工艺发展的驱动力。直到今天，集成电路正致力于把更多的器件和组合电路集成在一个芯片上，这种趋势仍在延续。在半导体制造业发展的五十年来，正像摩尔定律所阐明的，相比于其他单个技术来说，光刻对芯片性能的发展有着革命性的贡献。本文将从光刻的原理、工艺流程、以及目前先进的光刻工艺等几个方面对其进行介绍。 关键词：光刻原理、光刻工艺流程、先进光刻工艺 一、光刻概述 （一）光刻的概念及原理 光刻就是利用照相复制与化学腐蚀相结合的技术，在工件表面制取精密、微细和复杂薄层图形的化学加工方法。在光刻的过程中，使用光敏光刻胶材料和可控制的曝光在硅片表面形成三维图形。光刻过程的其他说法是照相、光刻、掩膜、图形形成。总的来说，光刻指的是将图形转移到转移到一个平面的任一复制过程。因此，光刻有时就是指“复制”。 光刻的原理就是利用光致抗蚀剂(或称光刻胶)感光后因光化学反应而形成耐蚀性的特点，将掩模板上的图形刻制到被加工表面上。在光刻的过程中，为获得令人满意的光刻图形，对光刻提出了几点要求：高分辨率；光刻胶高光敏性；精确对准；精确的工艺参数控制；低缺陷密度。 （二）光刻胶 光刻胶也称为光致抗蚀剂，它是由感光树脂、增感剂和溶剂三部分组成的对光敏感的混合液体。光刻胶主要用来将光刻掩模板上的图形转移到元件上。 根据光刻胶的化学反应机理和显影原理，可将其分为：正性光刻胶和负性光刻胶。负性光刻胶把与掩膜版上图形相反的图形复制到硅片表面。正性光刻胶把与掩膜版上相同的图形复制到硅片表面。 根据所能形成的图形的关键尺寸可将其分为：传统光刻胶（包括I线、G线和H线）和深紫外光刻胶。传统的光刻胶只适用于线宽在0.35μm和以上的硅
光刻工艺是半导体制造中最为重要的工艺步骤之一。主要作用是将掩膜板上的图形复制到硅片上，为下一步进行刻蚀或者离子注入工序做好准备。光刻的成本约为整个硅片制造工艺的1/3，耗费时间约占整个硅片工艺的40～60%。 光刻机是生产线上最贵的机台，5～15百万美元/台。主要是贵在成像系统（由15～20个直径为200～300mm的透镜组成）和定位系统（定位精度小于10nm）。其折旧速度非常快，大约3～9万人民币/天，所以也称之为印钞机。光刻部分的主要机台包括两部分：轨道机（Tracker），用于涂胶显影；扫描曝光机（Scanning ) 光刻工艺的要求：光刻工具具有高的分辨率；光刻胶具有高的光学敏感性；准确地对准；大尺寸硅片的制造；低的缺陷密度。 光刻工艺过程 一般的光刻工艺要经历硅片表面清洗烘干、涂底、旋涂光刻胶、软烘、对准曝光、后烘、显影、硬烘、刻蚀、检测等工序。 1、硅片清洗烘干（Cleaning and Pre-Baking） 方法：湿法清洗＋去离子水冲洗＋脱水烘焙（热板150～2500C,1～2分钟，氮 气保护） 目的：a、除去表面的污染物（颗粒、有机物、工艺残余、可动离子）；b、除去水蒸气，是基底表面由亲水性变为憎水性，增强表面的黏附性（对光刻胶或者是 HMDS-〉六甲基二硅胺烷）。 2、涂底（Priming) 方法：a、气相成底膜的热板涂底。HMDS蒸汽淀积，200～2500C,30秒钟；优点：涂底均匀、避免颗粒污染； b、旋转涂底。缺点：颗粒污染、涂底不均匀、HMDS 用量大。
目的：使表面具有疏水性，增强基底表面与光刻胶的黏附性。 3、旋转涂胶（Spin-on PR Coating） 方法：a、静态涂胶（Static）。硅片静止时，滴胶、加速旋转、甩胶、挥发溶剂（原光刻胶的溶剂约占65～85%,旋涂后约占10～20%）； b、动态（Dynamic）。低速旋转（500rpm_rotation per minute）、滴胶、加速 旋转（3000rpm）、甩胶、挥发溶剂。 决定光刻胶涂胶厚度的关键参数：光刻胶的黏度（Viscosity），黏度越低，光刻胶的厚度越薄；旋转速度，速度越快，厚度越薄； 影响光刻胶厚度均运性的参数：旋转加速度，加速越快越均匀；与旋转加速的时 间点有关。 一般旋涂光刻胶的厚度与曝光的光源波长有关（因为不同级别的曝光波长对应不 同的光刻胶种类和分辨率）： I-line最厚，约0.7～3μm；KrF的厚度约0.4～0.9μm；ArF的厚度约0.2～ 0.5μm。 4、软烘（Soft Baking） 方法：真空热板，85～120℃,30～60秒； 目的：除去溶剂（4～7%）；增强黏附性；释放光刻胶膜内的应力；防止光刻胶 玷污设备； 边缘光刻胶的去除（EBR，Edge Bead Removal）。光刻胶涂覆后，在硅片边缘的正反两面都会有光刻胶的堆积。边缘的光刻胶一般涂布不均匀，不能得到很好的图形，而且容易发生剥离（Peeling）而影响其它部分的图形。所以需要去除。
光学光刻中英文对照外文翻译文献 译文: 光刻投影镜头多闭环温度控制系统 摘要：图像质量是光学光刻工具的最重要指标之一，尤其易受温度、振动和投影镜头（PL）污染的影响。本地温度控制的传统方法更容易引入振动和污染，因此研发
多闭环温度控制系统来控制PL内部温度，并隔离振动和污染的影响。一个新的远程间接温度控制（RITC）方案，提出了利用冷却水循环完成对PL的间接温度控制。嵌入温度控制单元（TCU）的加热器和冷却器用于控制冷却水的温度，并且，TCU必须远离PL,以避免震动和污染的影响。一种包含一个内部级联控制结构（CCS）和一个外部并行串联控制结构（PCCS）的新型多闭环控制结构被用来防止大惯性，多重迟滞，和RITC系统的多重干扰。一种非线性比例积分（PI）的算法应用，进一步提高收敛速度和控制过程的精度。不同的控制回路和算法的对比实验被用来验证对控制性能的影响。结果表明，精度达到0.006℃规格的多闭环温度控制系统收敛率快，鲁棒性强，自我适应能力好。该方法已成功地应用于光学光刻工具，制作了临近尺寸（CD）100纳米的模型，其性能令人满意。 关键词：投影镜头，远程间接温度串级控制结构，并行串连控制结构，非线性比例积分（PI）的算法 1简介 由于集成电路缩小，更小的临界尺寸（CD）要求，生产过程的控制越来越严格。作为最重要的制造工艺设备，先进的光学光刻工具需要更严格的微控制环境[1]，如严格控制其温度、洁净度、气压、湿度等。温度波动，特别是导致图像失真和平面图像转变，成为了光学光刻工具对图像质量影响的一个关键因素。投影镜头(PL)内的温度精度要求一个光刻工具在接近0.01℃制造一个小于100 nm的模型。另外需要PL内部温度收敛率快以降低光刻技术的所有权（CoD）的成本. 然而，实现这些目标是一个很大的挑战，因为加热器和冷却器控制温度要求操作远离PL[2], 否则其性能将被它们的振动和污染所破坏。另一个原因是，PL内部结构复杂，它包含数十个镜头，会导致几个小时惯性，所以PL内部的温度反应相当缓慢，并需要很长时间去调整适应。因此，一个新的结构和控制算法是PL内部温度控制的必要和重要部分。 许多温度控制结构已经被提出了。著名的经典方法之一是被广泛应用于简单或低精度温度控制系统的单闭环回路控制结构【3】。当被控对象变得更加复杂或产生分布式干扰时，串级控制结构（CCS）的提出改善了精度和收敛率【4，5】。预测前馈控制
第9章非光学光刻技术通过使用大数值孔径的扫描步进光刻机和深紫外光源，再结合相移掩模、光学邻近效应修正和双层胶等技术，光学光刻的分辨率已进入亚波长，获得了0.1μm 的分辨率。若能开发出适合157nm 光源的光学材料，甚至可扩展到0.07μm。 但是这些技术的成本越来越昂贵，而且光学光刻的分辨率极限迟早会到来。已开发出许多新的光刻技术，如将X 射线、电子束和离子束作为能量束用于曝光。这些技术统称为非光学光刻技术，或下一代光刻技术。由于最小线宽与波长成反比，因此它们的共同特点是使用更短波长的曝光能源。
9.1 高能束与物体之间的相互作用 本节主要讨论X 射线、电子束、离子束与固体之间的相互作用。 一、X 射线与固体之间的相互作用 X X 射线光刻所用的波长在λ= 0.2 ~ 4nm 的范围，所对应的X射线光子能量为1 ~ 10k eV。在此能量范围内，X射线的散射可以忽略。X 射线光子的能量损失机理以光电效应为主，损失掉的能量转化为光电子的能量。
能量损失与分辨率的关系 分辨率取决于X射线的波长与光电子的射程两者中较大的一个。当X 射线波长为5nm 左右时两者相等，这时可获得最佳分辨率，其值即约为5nm 。但在X 射线光刻技术中，由于掩模版等方面的原因，波长取为0.2 ~ 4nm ，其相应的光电子射程为70 ~ 20nm。但是实际上这并不是限制X 射线光刻分辨率的主要因素。 限制X 射线光刻分辨率的主要因素是掩模版的分辨率，以及半影畸变和几何畸变。
二、电子束与固体之间的相互作用 电子束与固体之间的相互作用有很多种，例如二次电子、散射电子、吸收电子、电子空穴对、阳极发光、X 射线、俄歇电子等。影响电子束曝光分辨率的主要是散射电子。 11、电子的散射 入射电子与固体中另一粒子发生碰撞，发生动量与能量的转移，方向改变，波长不变或增大，能量不变或减少。 电子在光刻胶中的散射次数N s与光刻胶厚度T R成正比，与入射初始能量E0成反比，典型值为几到几十次。
光刻胶简介 又称光致抗蚀剂，由感光树脂、增感剂（见光谱增感染料）和溶剂三种主要成分组成的对光敏感的混合液体。感光树脂经光照后，在曝光区能很快地发生光固化反应，使得这种材料的物理性能，特别是溶解性、亲合性等发生明显变化。经适当的溶剂处理，溶去可溶性部分，得到所需图像（见图光致抗蚀剂成像制版过程）。 光刻胶的技术复杂，品种较多。根据其化学反应机理和显影原理，可分负性胶和正性胶两类。光照后形成不可溶物质的是负性胶；反之，对某些溶剂是不可溶的，经光照后变成可溶物质的即为正性胶。利用这种性能，将光刻胶作涂层，就能在硅片表面刻蚀所需的电路图形。基于感光树脂的化学结构，光刻胶可以分为三种类型。 ①光聚合型 采用烯类单体，在光作用下生成自由基，自由基再进一步引发单体聚合，最后生成聚合物，具有形成正像的特点。 ②光分解型 采用含有叠氮醌类化合物的材料，经光照后,会发生光分解反应,由油溶性变为水溶性，可以制成正性胶. ③光交联型 采用聚乙烯醇月桂酸酯等作为光敏材料,在光的作用下,其分子中的双键被打开，并使链与链之间发生交联，形成一种不溶性的网状结构，而起到抗蚀作用，这是一种典型的负性光刻胶。柯达公司的产品KPR胶即属此类。 光刻胶的化学性质 a、传统光刻胶：正胶和负胶。 光刻胶的组成：树脂（resin/polymer），光刻胶中不同材料的粘合剂，给与光刻胶的机械与化学性质（如粘附性、胶膜厚度、热稳定性等）；感光剂，感光剂对光能发生光化学反应；溶剂（Solvent），保持光刻胶的液体状态，使之具有良好的流动性；添加剂（Additive），用以改变光刻胶的某些特性，如改善光刻胶发生反射而添加染色剂等。 负性光刻胶。树脂是聚异戊二烯，一种天然的橡胶；溶剂是二甲苯；感光剂是一种经过曝光后释放出氮气的光敏剂，产生的自由基在橡胶分子间形成交联。从而变得
光学光刻技术 一、光学光刻 光学光刻是通过广德照射用投影方法将掩模上的大规模集成电路器件的结构图形画在涂有光刻胶的硅片上，通过光的照射，光刻胶的成分发生化学反应，从而生成电路图。限制成品所能获得的最小尺寸与光刻系统能获得的分辨率直接相关，而减小照射光源的波长是提高分辨率的最有效途径。因为这个原因，开发新型短波长光源光刻机一直是各个国家的研究热点。 除此之外，根据光的干涉特性，利用各种波前技术优化工艺参数也是提高分辨率的重要手段。这些技术是运用电磁理论结合光刻实际对曝光成像进行深入的分析所取得的突破。其中有移相掩膜、离轴照明技术、邻近效应校正等。运用这些技术，可在目前的技术水平上获得更高分辨率的光刻图形。 20世纪70—80年代，光刻设备主要采用普通光源和汞灯作为曝光光源，其特征尺寸在微米级以上。90年代以来，为了适应IC集成度逐步提高的要求，相继出现了g谱线、h谱线、I谱线光源以及KrF、ArF等准分子激光光源。目前光学光刻技术的发展方向主要表现为缩短曝光光源波长、提高数值孔径和改进曝光方式。
二、移相掩模 光刻分辨率取决于照明系统的部分相干性、掩模图形空间频率和衬比及成象系统的数值孔径等。相移掩模技术的应用有可能用传统的光刻技术和i线光刻机在最佳照明下刻划出尺寸为传统方法之半的图形，而且具有更大的焦深和曝光量范围。相移掩模方法有可能克服线/间隔图形传统光刻方法的局限性。 随着移相掩模技术的发展,涌现出众多的种类,大体上可分为交替式移相掩膜技术、衰减式移相掩模技术；边缘增强型相移掩模,包括亚分辨率相移掩模和自对准相移掩模；无铬全透明移相掩模及复合移相方式
第一章光刻技術 1.光刻工藝流程簡介: 光刻是一種圖形復印和化學腐蝕相結合,綜合性的精密表面加工技術.在液晶顯示器生產過程中,光刻的目的就是按照產品設計要求,在導電玻璃上涂覆感光膠,並進行曝光,然後利用光刻膠保護作用,對ITO導電層進行的選擇化學腐蝕,從而在ITO導電玻璃上得到與掩膜版完全對應的圖形. 光刻是液晶顯示器制造過程中的關鍵工藝之一,光刻質量的好壞對產品的性能影響很大,是影響成品率的關鍵因素之一,隨著高密度點陣類液晶示器.有源矩陣液晶顯示器的飛速發展,顯示屏上的圖形越來越復雜,精密度越來越高,光刻技術就顯得更為重要. 目前在生產中最普遍采用的光刻方法是接觸曝光法.光刻工藝流程的一般分為涂膠,前烘,曝光,顯 光刻膠的性能與光刻膠的配比有關.配比的選擇原則是:既要使光膠具有良好的抗蝕能力,又要有較高的分辨率,但二者往往是矛盾的,不能同時達到,因此,必須根據不同的光刻對象和要求,選擇不同的配比,. 由于光刻膠中溶齊用量的多少決定著光刻膠的稀稠,從而影響光刻膠的厚薄,故當的刻蝕細小圖形時,為提高分辨率,必須采用較稀的膠,使光刻膠膜薄一些.這樣光的散射和折身作影響較弱,光刻出來的圖形清晰,邊緣整齊,但當被刻蝕的ITO層較厚時,由一腐蝕時間較長,為了滿足抗蝕能力的要求,需采用較濃的光刻膠. 光刻膠的配比應在暗室(潔淨度較高的房間)中紅燈或黃燈下進行,用量筒按配方比例將原膠及溶劑中分別量好,再將溶劑倒入原膠,用玻璃捧充分攪拌使之混合均勻為了降低膠液中的固態含有率,改善膠膜和掩膜版的接觸以減少膠膜針孔和提高分辨率,必須把配制好的光刻膠中未能溶解的固態雜質微粒濾除,通常使用的方法有加壓法,吸引法,自然滴下法,此外,也有使用自然沉澱法或高速離心沉澱法進行過濾. 過濾好的光刻膠應裝在暗色的玻璃瓶中,並保存在陰涼和干燥的暗箱里. 3.光刻工藝原理及操作: 3.1.涂膠
- 1 - 光学光刻中掩模频谱研究 电子与通信工程系应用物理学专业2005级一班肖学美 指导老师：周远 讲师 摘 要 本文从频谱角度分析传统二元掩模和几种相移掩模，通过对各种掩模透过率函数进行频谱计算建立数学模型。在此基础上利用MATLAB7.0软件设计仿真程序界面，仿真得出各种掩模的频谱。通过比较分析各种掩模频谱，得出各自特点和优缺点。结果表明，相对于传统二元掩模，衰减相移掩模0级衍射光减弱，1级衍射光增强；交替相移掩模和无铬掩模0级光干涉相消，为两束光干涉（±1级）。相移掩模使参与成像的相干光光强更匹配，可显著提高成像对比度，是一种有效的分辨率增强技术。 关键词：光学光刻，相移掩模，掩模频谱，成像对比度 1. 引言 半导体产业已成为事关国民经济，国防建设，人民生活和信息安全的基础性，战略性产业。在传统二元掩模技术无法满足工业发展要求条件下，作为重要的分辨率增强技术——相移掩模技术得到了很快的发展。我国对相移掩模技术的研究才刚起步，其光掩模制造业也仅能满足国内低档产品的要求，因此对高分辨率光刻掩模进行前瞻性研究势在必行。 为了进一步研究光学光刻中的掩模频谱及相移掩模对成像对比度的影响，用实验的方法来验证或设计相移掩模显然既费时又昂贵，因而仿真模拟已成为重要的研究手段。本设计运用MATLAB 的图形用户界面建立该仿真模型。同时在该过程中对线条周期、透过率、线条宽度等条件变化在掩模频谱中的影响也进行了研究。 2. 数学及仿真模型的建立 掩模图形为一维密集线条的光栅，透过率函数的傅里叶变换就是掩模的频谱分布，在一维条件下，光栅常数愈小谱线间隔愈大，若光栅宽度愈大，谱线愈窄，光栅分辨率愈高，根据瑞利判据可以知道一条谱线的强度极大值与另一条谱线强度的极小值重合 时，两条谱线刚好能够分辨。[16]本文就一维线空条件下对掩模的频谱进行前瞻性的分析。 在模型建立的时候用到两个特殊函数来表达掩模频谱的计算公式，他们分别是sinc 函数和梳状函数（comb 函数），sinc 函数在数学和物理上都有的重要的意义:数学上,sinc 函数和rect 函数互为傅里叶变换；物理上,单一矩形脉冲()rect t 的频谱是sinc 函数，单缝的夫琅和费衍射花样是sinc 函数。它的数学原型为： sin()sinc()x x x ππ=…………………………………………………………（ 1 ）
摘要： 光刻在半导体集成电路制造工艺中，无论是从占用的资金、技术还是人员来看，都有举足轻重的地位。光刻工艺的发展历史就是集成电路的发展历史，光刻技术的发展现状就是集成电路的发展现状，不论是最低端的，还是今天最为先进的集成电路制造，光刻技术水平始终决定着集成电路的生产水平。 关键词：光刻曝光分辨率 引言： 30多年以来，集成电路技术的发展始终是随着光学光刻技术的不断创新所推进的。在摩尔定律的驱动下，光学光刻技术经历了接触／接近(Aligner)、等倍投影、缩小步进投影(Stepper)、步进扫描投影(Scanner)曝光方式的变革(见图l所示)，曝光波长由436nm的h线向365nm的i线、继而到248nm的KrF0．5 m、0．35 m、0．1 m、90 nnl、65 nm、45 nnl等节点。光刻技术始终为摩尔定律的不断向前推进而孜孜不懈地努力着，目前已迈向了32 nn]节点的开发阶段。 一．推动光刻技术和设备发展的动力 经济利益是si片直径由200ram向300mm转移的主要因素。Canon于1995年着手300ram曝光机，推出了EX3L和[5L步进机，于1997～1998年提供日本半导体超前边缘技术(SELETE)集团使用，ASML公司的300ram步进扫描曝光机使用193nm波长，型号为FPA2500，也于1999年提供给SELETE集团使用。曝光是芯片制造中最关键的制造工艺，由于光学曝光技术的不断创新，一再突破人们预期的极限，使之成为当前曝光的主流技术。1997年美国GCA公司推出了第一台分布重复投影曝光机，被视为曝光技术的一大里程碑，1991年美国SVC公司推出了步进扫描曝光机，它集分布投影曝光机的高分辨率和扫描投影机的大视场、高效率于一身，更适合 (<0125 m)线条的大规模生产曝光。后来Nikon公司又推出了NSR2S204B，用KrF，使用变形照明(MBI)可做到0115 111的曝光。ASML公司也推出PAS15500／750E，使用该公司的AERILAIJII 照明，可解决0113 in曝光。但1999ITRS建议。01l3 111曝光方案是用193nm或248nm加分辨率提高技术 (RET)；0110 nl曝光方案是用157、193nm加RET、接近式x光曝光(PxL)或离子束投影曝光(IPL)。目前，Ic加工中线宽在0．25 m 以上的大生产光刻设备，基本都采用i谱线光源，当线宽在0．25g．m--~0．18 m 时，将采用248nm DUV(远紫外)投影光刻技术，若将DUV 辅以提高光刻分辨率的诸多措施，将可用于0．15 m IC器件的研制，这种光源多采用KrF准分子激光器。但到了0．18 m 以下时，人们还是认为光学光刻将会发展193nm 和157nmVUV(真空紫外／深紫外)准分子激光光刻技术。193nm技术已比较成熟[4]，商品化在即，只是还有些问题正在解决，比如抗蚀剂等问题。157nm 的F。准分子激光光刻技术，被认为是193nm 的后续技术，可用于0．10 m尺寸IC器件的加工，现已有工业级的F2激光器，由Lambda Physik 公司研制[5]。不过，该技术要达到实用化，估计要到2010年左右。 用于0．10 m 以下尺寸器件~JnY_的光刻技术即EUV[极紫外(辅射)]，或许会采用126nm 的Ar。准分子激光氩灯源，但在目前看来，不能不说还处于想象阶段，除光源本身外，各种配套技术、原材料、全反射光学系统等等价格昂贵得将会难以承受。也许，到了这个时候，非光学光刻技术才会真正成为这个技术领域的超微细加工技术的主流，比如采用X-ray曝光技术、电子束(EB—stepper)曝光技术、离子束曝光技术，尽管这种设备的价格也相当昂贵。据了解，日本东京精密有限公司(ACCRETECH)，正在联合日本十几家大公司，共同研制用于0．10 m 及以下尺寸器件加工的大型系统设备EB—stepper，有望于5年内问世，NIKON 公司也在开展相关研究，整个行业正拭目以待。最后，以NIKON 公司光刻系统设备及技术为例。。9O年代以来，为适应IC集成度逐步提高的要求，微细加工的技术也迅速提高，相继出现了g谱线，h谱线、i谱线光源及KrF、ArF、F：、Ar：等准分子激光光源，x 射线、电子束、离子束等非光学曝光技术也得到了发展。8O年代，普遍认为光学分辨率的极限只能达到0．5 m 左右，而现在的大多数业内人士则认为可以达到0．1 m 甚至以下[3]。表1给出了不同光源波长的分辨率 二．光刻技术的发展前景
编号： 河南大学2010届本科毕业论文 光刻技术研究 论文作者姓名：张永攀 作者学号：1023009650 所在学院：物理院 所学专业：电子信息科学与技术 导师姓名：谷城 导师职称：讲师 2014 年 4 月 25 日
光刻技术研究 摘要 光刻技术是集成电路制造中至关重要的一环，同时光刻技术的发展速度也在一定程度上决定了集成电路更新换代的周期，因此对光刻技术的研究对于集成电路的发展进程就显得尤为关键。本文首先讲述了光刻技术的含义以及它在集成电路制造工艺中的作用和地位，给读者一个直观的感受，然后具体介绍了光刻技术主要用到的设备和材料并且一一阐释了光刻的每个步骤，并结合每个步骤探讨未来可能会出现改进的地方，最后从理论和可实现性两方面结合自己的理解预测未来光刻技术的走向，试着找到最有可能实现大规模生产的新的工艺技术。 关键词：光刻技术，重要作用，流程，发展方向
Abstract Lithography is a vital part of the integrated circuit , at the same time, the speed of the development of lithography technology determines the integrated circuit upgrade cycle to a certain extent, so studying lithography process is particularly critical in the development of integrated circuit. First, this article tells us the definition of lithography and its role and status in the integrated circuit process to give the readers an intuitive feeling, then it introduced equipment and materials of lithography in detail and illustrates the each step of lithography, then combined with the steps to explore where it can be improved. Finally, from the two aspects of theory and reality it predicts the future lithography combined with own understanding, and try to find the new technology which most likely to achieve mass production. Keywords: Lithography,important role, process, direction
光刻技术及其应用的现状与展望
光刻技术及其应用的现状与展望
1 引言 光刻技术作为半导体及其相关产业发展和进步的关键技术之一，一方面在过去的几十年中发挥了重大作用；另一方面，随着光刻技术在应用中技术问题的增多、用户对应用本身需求的提高和光刻技术进步滞后于其他技术的进步凸显等等，寻找解决技术障碍的新方案、寻找COO更加低的技术和找到下一俩代可行的技术路径，去支持产业的进步也显得非常紧迫，备受人们的关注。就像ITRS对未来技术路径的修订一样，上世纪基本上3～5年修正一次，而进入本世纪后，基本上每年都有修正和新的版本出现，这充分说明了光刻技术的重要性和对产业进步的影响。2005年ITRS对未来几种可能光刻技术方案进行预测。也正是基于这一点，新一轮技术和市场的竞争正在如火如荼的展开，大量的研发和开发资金投入到了这场竞赛中。因此，正确把握光刻技术发展的主流十分重要，不仅可以节省时间和金钱，同时可以缩短和用户使用之间的周期、缩短开发投入的回报时间，因为光刻技术开发的投入比较庞大。 2 光刻技术的现状及其应用状况 众说周知，电子产业发展的主流和不可阻挡的趋势是“轻、薄、短、小”，这给光刻技术提出的技术方向是不断提高其分辨率，即提高可以完成转印图形或者加工图形的最小间距或者宽度，以满足产业发展的需求；另一方面，光刻工艺在整个工艺过程中的多次性使得光刻技术的稳定性、可靠性和工艺成品率对产品的质量、良率和成本有着重要的影响，这也要求光刻技术在满足技术需
求的前提下，具有较低的COO和COC。因此，光刻技术的纷争主要是厂家可以提供给用户什么样分辨率和产能的设备及其相关的技术。 2.1 以Photons为光源的光刻技术 在光刻技术的研究和开发中，以光子为基础的光刻技术种类很多，但产业化前景较好的主要是紫外(UV)光刻技术、深紫外(DUV)光刻技术、极紫外(EUV)光刻技术和X射线(X-ray)光刻技术。不但取得了很大成就，而且是目前产业中使用最多的技术，特别是前两种技术，在半导体工业的进步中，起到了重要作用。 紫外光刻技术是以高压和超高压汞(Hg)或者汞-氙(Hg-Xe)弧灯在近紫外(350～450nm)的3条光强很强的光谱(g、h、i线)线，特别是波长为365nm的i 线为光源，配合使用像离轴照明技术(OAI)、移相掩模技术(PSM)、光学接近矫正技术(OPC)等等，可为0.35～0.25μm的大生产提供成熟的技术支持和设备保障，在目前任何一家FAB中，此类设备和技术会占整个光刻技术至少50％的 份额；同时，还覆盖了低端和特殊领域对光刻技术的要求。光学系统的结构方面，有全反射式(Catoptrics)投影光学系统、折反射式(Catadioptrics)系统和折射式(Dioptrics)系统等。主要供应商是众所周知的ASML、NIKON、CANON、ULTRATECH和SUSS MICROTECH等等。系统的类型方面，ASML以提供前工程的l:4步进扫描系统为主，分辨率覆盖0.5～0.25μm：NIKON以提供前工程的1：5步进重复系统和LCD的1：1步进重复系统为主，分辨率覆盖0.8～ 0.35μm和2～0.8μm；CANON以提供前工程的1：4步进重复系统和LCD的1：1步进重复系统为主，分辨率也覆盖0.8～0.35μm和1～0.8μm；