●光刻技術的組成與關鍵點
光(guang)(guang)刻的(de)(de)基本原理是利(li)用光(guang)(guang)致(zhi)抗蝕劑（或(huo)稱(cheng)光(guang)(guang)刻膠）感光(guang)(guang)后因光(guang)(guang)化學反應而形成耐(nai)蝕性(xing)的(de)(de)特點，將(jiang)掩(yan)模板(ban)上的(de)(de)圖形刻制到被(bei)加(jia)工表面上。
光(guang)刻半(ban)導體(ti)芯片二氧化硅的(de)主要(yao)步驟是：
1、涂布光致抗蝕劑；
2、套準掩模板并曝光；
3、用顯影液溶解未感光的光致抗蝕劑層；
4、用腐蝕液溶解掉無光致抗蝕劑保護的二氧化硅層；
5、去除已感光的光致(zhi)抗蝕劑層。
光刻技術的原理
光(guang)刻技(ji)(ji)術的(de)(de)(de)(de)不(bu)斷(duan)(duan)發(fa)展從(cong)三個方面為集成(cheng)電(dian)路技(ji)(ji)術的(de)(de)(de)(de)進步提供了保證：其一(yi)是(shi)(shi)大面積均勻曝光(guang)，在(zai)同一(yi)塊硅片上(shang)同時(shi)做出大量器(qi)件和芯片，保證了批量化的(de)(de)(de)(de)生產水平；其二是(shi)(shi)圖形線寬不(bu)斷(duan)(duan)縮小，使(shi)用(yong)權集成(cheng)度(du)(du)不(bu)斷(duan)(duan)提高(gao)，生產成(cheng)本持續(xu)下降(jiang)；其三，由(you)于線寬的(de)(de)(de)(de)縮小，器(qi)件的(de)(de)(de)(de)運行速(su)度(du)(du)越來(lai)(lai)越快，使(shi)用(yong)權集成(cheng)電(dian)路的(de)(de)(de)(de)性(xing)能(neng)不(bu)斷(duan)(duan)提高(gao)。隨(sui)著集成(cheng)度(du)(du)的(de)(de)(de)(de)提高(gao)，光(guang)刻技(ji)(ji)術所面臨的(de)(de)(de)(de)困(kun)難也越來(lai)(lai)越多。
光刻技(ji)術(shu)面臨(lin)的(de)困難與挑戰 | |
≥32納米 | 內容概要 |
光學掩膜版(ban)圖形分辨率加強技術的(de)研發和后光學成像技術掩膜版(ban)的(de)制造 | 控制圖形的(de)對準，線(xian)寬和缺陷(xian)(xian)，使用亞(ya)分(fen)辨率(lv)輔助圖形技術(shu)；掌(zhang)握曝(pu)光(guang)過程(cheng)中缺陷(xian)(xian)的(de)產生；制訂(ding)193nm工藝(yi)平臺上實現(xian)小(xiao)于45納米(mi)半間距線(xian)寬(kuan)工藝(yi)圖形(xing)所需掩膜版(ban)的放(fang)大(da)倍(bei)率(lv)，并(bing)研(yan)發基于小(xiao)像(xiang)場使用(yong)的補償模式；制造用(yong)于后光學成像(xiang)技術的1倍五缺陷膜(mo)版 |
成本控(kong)制和投資回報 | 控制設(she)備、工藝的投入產出比(bi)，制造成本可接受且適用的光學(xue)掩(yan)膜版和(he)用于(yu)后光學(xue)成像(xiang)技(ji)術的掩(yan)膜版；合理調(diao)配資(zi)源，杜絕(jue)浪費，研發(fa)450mm硅(gui)片生(sheng)產設(she)備 |
工藝控制 | 控制柵電(dian)極的(de)線寬變(bian)化＜4nm，研(yan)發新的圖形對(dui)準技(ji)術(shu)＜11nm；控(kong)制(zhi)(zhi)線寬(kuan)邊(bian)緣粗糙度表(biao)現；控(kong)制(zhi)(zhi)測(ce)量(liang)引入線寬(kuan)變化和(he)缺陷＜50nm；采(cai)用更精(jing)(jing)確的光刻膠模型，采(cai)用更精(jing)(jing)確的OPC模型(xing)，并基(ji)于(yu)(yu)光學極化(hua)(hua)效應(ying)確認其表現；控制并校正光刻(ke)設備(bei)的光散(san)射，尤其針對極紫外線光刻(ke)設備(bei)；采用利(li)于(yu)(yu)光刻(ke)工藝的設計和成產要求優(you)化(hua)(hua)的設計方案(an) |
沉(chen)浸式(shi)光刻技術 | 控(kong)制沉(chen)浸式光(guang)刻技術生產(chan)中產(chan)生的缺陷、研(yan)發、優化光(guang)刻膠的組(zu)成(cheng)，使之具備和(he)液體(ti)以及(ji)頂部(bu)疏水層(ceng)良好的兼容性，研(yan)發折射(she)率＞1.8的(de)光刻(ke)膠；折射率(lv)＞1.65的(de)浸沒液(ye)體(ti)以(yi)及折射率(lv)＞1.65的光學材(cai)料 |
極(ji)紫外線光(guang)刻技術 | 制造低缺陷密(mi)度的掩(yan)膜基板；研發功率(lv)＞115瓦的光源系統以及長壽命低損耗的光學部件；研發線寬邊緣粗糙度＜3nm，感光靈敏度＜10ml/cm2；分辨率＜40納米半間距線寬工藝圖形的光刻膠；制造＜0.01nm均方根誤差和小于10%本征光(guang)散射(she)的(de)光(guang)學部(bu)件；控制光(guang)學部(bu)件的(de)污染(ran)，研(yan)究不(bu)使(shi)用(yong)有機保護薄(bo)膜的(de)掩膜版保護；研(yan)究與光(guang)學成像工藝生(sheng)產設備的(de)兼容性 |
●光刻系統的組成：
光刻機(ji)(ji)是(shi)一種曝光工(gong)具(ju)，這是(shi)光刻工(gong)程(cheng)的核心部分，其(qi)造(zao)(zao)(zao)價昂貴，號(hao)稱(cheng)世界(jie)上最(zui)精密的儀器，目前世界(jie)是(shi)已(yi)有7000萬美(mei)金的光刻機(ji)(ji)。光刻機(ji)(ji)堪稱(cheng)現代(dai)光學(xue)工(gong)業之花，其(qi)制造(zao)(zao)(zao)難度之大，到(dao)現在全世界(jie)也不(bu)過兩(liang)三家公司能夠制造(zao)(zao)(zao)而(er)已(yi)。
掩膜(mo)版
光(guang)刻膠（常(chang)伴(ban)隨(sui)著(zhu)光(guang)刻機的(de)發展而前進，在一定程(cheng)度上其(qi)也制約著(zhu)光(guang)刻工藝(yi)的(de)發展）
ASML-XT1950i-EUV光(guang)刻機
光刻技術主要指標(biao)：
分辨率W（resolution）-> 光刻系統所能分辨和加工的最小線條尺寸
焦深（DOF-DepthOf Focus）-> 投影光學系統可清晰成像的尺度范圍
關鍵尺寸（CD-Critical Dimension）控制
對準和套刻精度（Alignment and Overlay）
產率（Throughout）
價格
其中，W是決定光刻系統最重要的指標，也是決定芯片最小特征尺寸的原因。
其由瑞利定律決(jue)定：R= k1r/NA，其中r是光刻(ke)波的波長(chang)。
提高光刻分辨(bian)率(lv)的途(tu)徑:
減小波長r，其中，光刻加工極限值：r/2 ，即半波長的分辨率
增加數值孔徑
優化系統設計（分辨率增強技術）
減小k1
主流光刻技術:
248nmDUV技術 （KrF準分子激光）-> 0.10um 特征尺寸
193nmDUV技術 （ArF準分子激光）-> 90nm特征尺寸
193nm沉浸式技術（ArF準分(fen)子(zi)激光）-> 65nm特(te)征尺寸
半(ban)導體工(gong)藝的不斷進(jin)步由光刻(ke)工(gong)藝決定
新一代的替代光刻技術:
157nmF2
EUV光刻紫外線光刻
電子束投影光刻
X射線光刻
離子束光刻
納米印(yin)制光刻
光學透鏡
透射式透鏡（248nm、193nm)
反(fan)射式透鏡（157nm）
掩膜版
由透光的襯底材料（石英玻璃）和不透光金屬吸收層材料（主要是金屬Cr）組成。
通常(chang)要在表面淀(dian)積一(yi)層(ceng)(ceng)抗深(shen)紫外光損傷的(de)增光型保護涂層(ceng)(ceng)
尼康最(zui)近推出的(de)新款193nm沉浸(jin)式光(guang)刻機
分辨率增強技術(RET):
Step-Scan技術
偏軸照明(OAI)
鄰近效應校正(OPC)
移相掩膜(PSM)
具有化學增強放大功能的快速感光光刻膠
光刻膠修剪(ResistTrimming)
抗反射功能和表面感光后(hou)的多層光刻膠(jiao)