光刻實用實用工藝

實用標(biāo)準(zhǔn)文案光刻工藝'j!w5_8C:P/A光刻工藝是半導(dǎo)體制造中最為重要的工藝步驟之一。 主要作用是將掩膜板上的圖形復(fù)制到硅片上，為下一步進行刻蝕或者離子注入工序做好準(zhǔn)備。 光刻的成本約為整個硅片制造工藝的1/3，耗費時間約占整個硅片工藝的 40～60%。4b-~7@%U;Y"W5T4j:f2}光刻機是生產(chǎn)線上最貴的機臺， 5～15百萬美元/臺。主要是貴在成像系統(tǒng)（由 15～20個直徑為200～300mm 的透鏡組成）和定位系統(tǒng)（定位精度小于 10nm）。其折舊速度非常快，大約3～9萬人民幣/天，所以也稱之為印鈔機。光刻部分的主 要機臺包括兩部分：軌道機（Tracker），用于涂膠顯影；掃描曝光機（ Scanning)光刻工藝的要求：光刻工具具有高的分辨率；光刻膠具有高的光學(xué)敏感性；準(zhǔn)確地對準(zhǔn)；大尺寸硅片的制造；低的缺陷密度。光刻工藝過程一般的光刻工藝要經(jīng)歷硅片表面清洗烘干、涂底、旋涂光刻膠、軟烘、對準(zhǔn)曝光、后烘、顯影、硬烘、刻蝕、檢測等工序。 :P(q"C$u,@8J4F8P&I/K6H1、硅片清洗烘干（ CleaningandPre-Baking ）;c(G3G!P.r*W4\0z,d方法：濕法清洗＋去離子水沖洗＋脫水烘焙（熱板 150～2500C,1～2分鐘，氮氣保護）目的：a、除去表面的污染物（顆粒、有機物、工藝殘余、可動離子） ；b、除去水蒸氣，是基底表面由親水性變?yōu)樵魉?，增強表面的黏附性（對光刻膠或者是 HMDS-〉六甲基二硅胺烷）。2、涂底（Priming)方法：a、氣相成底膜的熱板涂底。 HMDS 蒸氣淀積，200～2500C,30 秒鐘；優(yōu)點：涂底均勻、避免顆粒污染； b、旋轉(zhuǎn)涂底。缺點：顆粒污染、涂底不均勻、 HMDS 用量大。%V+z5K,?3P精彩文檔實用標(biāo)準(zhǔn)文案目的：使表面具有疏水性，增強基底表面與光刻膠的黏附性。3、旋轉(zhuǎn)涂膠（Spin-onPRCoating ）7f'^4Z2l-s4Q0m&m方法：a、靜態(tài)涂膠（ Static）。硅片靜止時，滴膠、加速旋轉(zhuǎn)、甩膠、揮發(fā)溶劑（原光刻膠的溶劑約占65～85%,旋涂后約占10～20%）；0w-p9o)g%h(R1i9`b、動態(tài)（Dynamic）。低速旋轉(zhuǎn)（500rpm_rotationperminute）、滴膠、加速旋轉(zhuǎn)（3000rpm）、甩膠、揮發(fā)溶劑。決定光刻膠涂膠厚度的關(guān)鍵參數(shù)：光刻膠的黏度（ Viscosity ），黏度越低，光刻膠的厚度越薄；旋轉(zhuǎn)速度，速度越快，厚度越??；影響光刻膠厚度均運性的參數(shù)：旋轉(zhuǎn)加速度，加速越快越均勻；與旋轉(zhuǎn)加速的時間點有關(guān)。一般旋涂光刻膠的厚度與曝光的光源波長有關(guān) （因為不同級別的曝光波長對應(yīng)不同的光刻膠種類和分辨率）：%L(J#c+C8|0N*l-I9E*K;cI-line 最厚，約0.7～3μm；KrF的厚度約0.4～0.9μmArF；的厚度約 0.2～0.5μm。5t3O-Y6cg3c4、軟烘（SoftBaking ）6Y8y-x5i-T方法：真空熱板， 85～120℃,30～60秒；:c#u)T.Q4Q9{-U目的：除去溶劑（ 4～7%）；增強黏附性；釋放光刻膠膜內(nèi)的應(yīng)力；防止光刻膠玷污設(shè)備；#`3i~4wj6Q-U(wCe1e邊緣光刻膠的去除（ EBR，EdgeBeadRemoval ）。光刻膠涂覆后，在硅片邊緣的正反兩面都會有光刻膠的堆積。 邊緣的光刻膠一般涂布不均勻， 不能得到很好的圖形， 而且容易發(fā)生剝離（Peeling）而影響其它部分的圖形。所以需要去除。方法：a、化學(xué)的方法（ ChemicalEBR ）。軟烘后，用 PGMEA或EGMEA去邊溶劑，噴出少量在正反面邊緣出， 并小心控制不要到達光刻膠有效區(qū)域； b、光學(xué)方法（OpticalEBR ）。即硅片邊緣曝光（ WEE，WaferEdgeExposure ）。在完成圖形的曝光后，用激光曝光硅片精彩文檔實用標(biāo)準(zhǔn)文案邊緣，然后在顯影或特殊溶劑中溶解5、對準(zhǔn)并曝光（ AlignmentandExposure ）對準(zhǔn)方法：a、預(yù)對準(zhǔn)，通過硅片上的 notch 或者flat進行激光自動對準(zhǔn)； b、通過對準(zhǔn)標(biāo)志（AlignMark ），位于切割槽（ScribeLine ）上。另外層間對準(zhǔn)， 即套刻精度（Overlay），保證圖形與硅片上已經(jīng)存在的圖形之間的對準(zhǔn)。曝光中最重要的兩個參數(shù)是：曝光能量（ Energy）和焦距（Focus）。如果能量和焦距調(diào)整不好，就不能得到要求的分辨率和大小的圖形。表現(xiàn)為圖形的關(guān)鍵尺寸超出要求的范圍。曝光方法：a、接觸式曝光（ ContactPrinting ）。掩膜板直接與光刻膠層接觸。曝光出來的圖形與掩膜板上的圖形分辨率相當(dāng)，設(shè)備簡單。缺點：光刻膠污染掩膜板；掩膜板的磨損，壽命很低（只能使用 5～25次）；1970前使用，分辨率〉 0.5μm。b、接近式曝光（ProximityPrinting ）。掩膜板與光刻膠層的略微分開， 大約為10～50μm。可以避免與光刻膠直接接觸而引起的掩膜板損傷。 但是同時引入了衍射效應(yīng)， 降低了分辨率。1970后適用，但是其最大分辨率僅為 2～4μm。/u#S.H.Z6{c、投影式曝光（ ProjectionPrinting ）。在掩膜板與光刻膠之間使用透鏡聚集光實現(xiàn)曝光。一般掩膜板的尺寸會以需要轉(zhuǎn)移圖形的 4倍制作。優(yōu)點：提高了分辨率；掩膜板的制作更加容易；掩膜板上的缺陷影響減小。投影式曝光分類： "z!E*|#s2e掃描投影曝光（ ScanningProjectPrinting ）。70年代末～80年代初，〉1μm工藝；掩膜板1：1，全尺寸；6O9j:o:W0p(Y(t步進重復(fù)投影曝光（Stepping-repeatingProjectPrinting 或稱作Stepper）。80年代末～年代，0.35μm（Iline）～0.25μm（DUV）。掩膜板縮小比例（4：1），曝光區(qū)域（ExposureField）22×22mm（一次曝光所能覆蓋的區(qū)域）。增加了棱鏡系統(tǒng)的制作難度。 0|7d!}!y6|8b精彩文檔實用標(biāo)準(zhǔn)文案掃描步進投影曝光（ Scanning-Stepping Project Printing ）。90 年代末～至今，用于≤0.18 μm工藝。采用 6英寸的掩膜板按照 4：1的比例曝光，曝光區(qū)域（ ExposureField ）×33mm。優(yōu)點：增大了每次曝光的視場；提供硅片表面不平整的補償；提高整個硅片的尺寸均勻性。但是，同時因為需要反向運動，增加了機 械系統(tǒng)的精度要求。在曝光過程中，需要對不同的參數(shù)和可能缺陷進行跟蹤和控制，會用到檢測控制芯片 /控片（MonitorChip）。根據(jù)不同的檢測控制對象，可以分為以下幾種：a、顆粒控片（ParticleMC）：用于芯片上微小顆粒的監(jiān)控，使用前其顆粒數(shù)應(yīng)小于10顆；b、卡盤顆?？仄–huckParticleMC）：測試光刻機上的卡盤平坦度的專用芯片，其平坦度要求非常高；c、焦距控片（FocusMC）：作為光刻機監(jiān)控焦距監(jiān)控；d、關(guān)鍵尺寸控片（CriticalDimensionMC）：用于光刻區(qū)關(guān)鍵尺寸穩(wěn)定性的監(jiān)控；e、光刻膠厚度控片（PhotoResistThicknessMC）：光刻膠厚度測量；f、光刻缺陷控片（PDM，PhotoDefectMonitor）：光刻膠缺陷監(jiān)控。舉例：0.18μm的CMOS掃描步進光刻工藝。光源：KrF氟化氪DUV光源（248nm）；數(shù)值孔徑NA：0.6～0.7；焦深DOF：0.7μm+X8r.[.f5}/I-h%p分辨率Resolution：0.18～0.25μm（一般采用了偏軸照明OAI_Off-AxisIllumination和相移掩膜板技術(shù)PSM_PhaseShiftMask增強）；套刻精度Overlay：65nm；產(chǎn)能Throughput：30～60wafers/hour（200mm）；視場尺寸 FieldSize：25×32mm；6、后烘（PEB，PostExposureBaking ）方法：熱板， 110～1300C,1 分鐘。目的：a、減少駐波效應(yīng)； b、激發(fā)化學(xué)增強光刻膠的 PAG產(chǎn)生的酸與光刻膠上的保護基團發(fā)生反應(yīng)并移除基團使之能溶解于顯影液。7、顯影（Development ）精彩文檔實用標(biāo)準(zhǔn)文案方法：a、整盒硅片浸沒式顯影（BatchDevelopment）。缺點：顯影液消耗很大；顯影的均勻性差；b、連續(xù)噴霧顯影（ContinuousSprayDevelopment）/自動旋轉(zhuǎn)顯影（Auto-rotationDevelopment）。一個或多個噴嘴噴灑顯影液在硅片表面，同時硅片低速旋轉(zhuǎn)（100～500rpm）。噴嘴噴霧模式和硅片旋轉(zhuǎn)速度是實現(xiàn)硅片間溶解率和均勻性的可重復(fù)性的關(guān)鍵調(diào)節(jié)參數(shù)。c、水坑（旋覆浸沒）式顯影（PuddleDevelopment）。噴覆足夠（不能太多，最小化背面濕度）的顯影液到硅片表面，并形成水坑形狀（顯影液的流動保持較低，以減少邊緣顯影速率的變化）。硅片固定或慢慢旋轉(zhuǎn)。一般采用多次旋覆顯影液：第一次涂覆、保持10～30秒、去除；第二次涂覆、保持、去除。然后用去離子水沖洗（去除硅片兩面的所有化學(xué)品）并旋轉(zhuǎn)甩干。優(yōu)點：顯影液用量少；硅片顯影均勻；最小化了溫度梯度。5H7r9_'l;U*p1C0`*}顯影液：a、正性光刻膠的顯影液。正膠的顯影液位堿性水溶液。KOH和NaOH因為會帶來可動離子污染（MIC，MovableIonContamination），所以在IC制造中一般不用。最普通的正膠顯影液是四甲基氫氧化銨（TMAH）（標(biāo)準(zhǔn)當(dāng)量濃度為0.26，溫度15～250C）。在I線光刻膠曝光中會生成羧酸，TMAH顯影液中的堿與酸中和使曝光的光刻膠溶解于顯影液，而未曝光的光刻膠沒有影響；在化學(xué)放大光刻膠（CAR，ChemicalAmplifiedResist）中包含的酚醛樹脂以PHS形式存在。CAR中的PAG產(chǎn)生的酸會去除PHS中的保護基團（t-BOC），從而使PHS快速溶解于TMAH顯影液中。整個顯影過程中，TMAH沒有同PHS發(fā)生反應(yīng)。b、負性光刻膠的顯影液。二甲苯。清洗液為乙酸丁脂或乙醇、三氯乙烯。顯影中的常見問題： a、顯影不完全（ IncompleteDevelopment ）。表面還殘留有光刻膠。顯影液不足造成； b、顯影不夠（UnderDevelopment ）。顯影的側(cè)壁不垂直，由顯影時間不足造成；c、過度顯影（OverDevelopment ）?？拷砻娴墓饪棠z被顯影液過度溶解，形成臺階。顯影時間太長。 'i*O)W9b,C1o精彩文檔實用標(biāo)準(zhǔn)文案8、硬烘（HardBaking ）方法：熱板，100～1300C（略高于玻璃化溫度 Tg），1～2分鐘。目的：a、完全蒸發(fā)掉光刻膠里面的溶劑（以免在污染后續(xù)的離子注入環(huán)境，例如 DNQ 酚醛樹脂 光刻膠中的氮會引起光刻膠局部爆裂） ；b、堅膜，以提高光刻膠在離子注入或刻蝕中保護下表面的能力； c、進一步增強光刻膠與硅片表面之間的黏附性； d、進 一步減少駐波效應(yīng)（StandingWaveEffect ）。常見問題：a、烘烤不足（Underbake ）。減弱光刻膠的強度（抗刻蝕能力和離子注入中 的阻擋能力）；降低針孔填充能力（ GapfillCapabilityfortheneedlehole ）；降低與基底的黏附能力。b、烘烤過度（Overbake ）。引起光刻膠的流動， 使圖形精度降低， 分辨率變差。:W'J1BH3~*K5a6h另外還可以用深紫外線（ DUV，DeepUltra-Violet ）堅膜。使正性光刻膠樹脂發(fā)生交聯(lián)形成一層薄的表面硬殼，增加光刻膠的熱穩(wěn)定性。在后面的等離子刻蝕和離子注入（ 125～2000C）工藝中減少因光刻膠高溫流動而引起分辨率的降低。 &_#i-@;o.M/]$Z$T-p0y!`O光學(xué)基礎(chǔ) 2c!?+|)i!f,|(\"}9W4n.i光的反射（reflection ）。光射到任何表面的時候都會發(fā)生反射，并且符合反射定律： 入射角等于反射角。在曝光的時候，光刻膠往往會在硅片表面或者金屬層發(fā)生反射， 使不希望被曝光的光刻膠被曝光，從而造成圖形復(fù)制的偏差。常常需要用抗反射 涂層（ARC，Anti-ReflectiveCoating ）來改善因反射造成的缺陷。光的折射（refraction ）。光通過一種透明介質(zhì)進入到另一種透明介質(zhì)的時候，發(fā)生方 向的改變。主要是因為在兩種介質(zhì)中光的傳播速度不同（λ 。直觀來說=v/f是兩種）介質(zhì)中光的入射角發(fā)生改變。所以我們在 90nm 工藝中利用高折射率的水 為介質(zhì)（空氣的折射率為1.0，而水的折射率為 1.47），采用浸入式光刻技術(shù)，從而提高了分辨率。而且這種技術(shù)有精彩文檔實用標(biāo)準(zhǔn)文案可能將被沿用至45nm工藝節(jié)點。光的衍射或者繞射（diffraction）。光在傳播過程中遇到障礙物（小孔或者輪廓分明的邊緣）時，會發(fā)生光傳播路線的改變。曝光的時候，掩膜板上有尺寸很小的圖形而且間距很窄。衍射會使光部分發(fā)散，導(dǎo)致光刻膠上不需要曝光的區(qū)域被曝光。衍射現(xiàn)象會造成分辨率的下降。6P5Y-F6v3F1@光的干涉（interference）。波的本質(zhì)是正弦曲線。任何形式的正弦波只要具有相同的頻率就能相互干涉，即相長相消：相位相同，彼此相長；相位不同，彼此相消。在曝光的過程中，反射光與折射光往往會發(fā)生干涉，從而降低了圖形特征復(fù)制的分辨率。)~0Q"O:u;Nf7Y:u調(diào)制傳輸函數(shù)（MTF,ModulationTransferFunction）。用于定義明暗對比度的參數(shù)。即分辨掩膜板上明暗圖形的能力，與光線的衍射效應(yīng)密切相關(guān)。MTF=(Imax-Imin)/(Imax+Imin)，好的調(diào)制傳輸函數(shù)，就會得到更加陡直的光刻膠顯影圖形，即有高的分辨率。臨界調(diào)制傳輸函數(shù)（CMTF,CriticalModulationTransferFunction）。主要表征光刻膠本身曝光對比度的參數(shù)。即光刻膠分辨透射光線明暗的能力。一般來說光路系統(tǒng)的調(diào)制傳輸函數(shù)必須大于光刻膠的臨界調(diào)制傳輸函數(shù)，即MTF>CMTF。.v6g0o)J9M)z.k2]數(shù)值孔徑（NA,NumericalAperture）。透鏡收集衍射光（聚光）的能力。NA=n*sinθ=n*（透鏡半徑/透鏡焦長）。一般來說NA大小為0.5~0.85。提高數(shù)值孔徑的方法：1、提高介質(zhì)折射率n，采用水代替空氣；2、增大透鏡的半徑；;L9N!\)B$Nf/K&b:s,O分辨率（Resolution）。區(qū)分臨近最小尺寸圖形的能力。R=kλ/(NA)=0.66/(n*sin。提θ)高分辨率的方法：1、減小光源的波長；2、采用高分辨率的光刻膠；3、增大透鏡半徑；4、采用高折射率的介質(zhì)，即采用浸入式光刻技術(shù)；5、優(yōu)化光學(xué)棱鏡系統(tǒng)以提高k（0.4~0.7）值（k是標(biāo)志工藝水平的參數(shù)） 。0Q'c4[1x7n@2Z焦深（DOF，DepthofFocus ）。表示焦點周圍的范圍，在該范圍內(nèi)圖像連續(xù)地保持清晰。精彩文檔實用標(biāo)準(zhǔn)文案焦深是焦點上面和下面的范圍， 焦深應(yīng)該穿越整個光刻膠層的上下表面， 這樣才能夠保證光刻膠完全曝光。 DOF=kλ/(NA)2 。增大焦深的方法1、：增大光源的波長； 2、采用小的數(shù)值孔徑；3、利用CMP進行表面平坦化。由于前兩種方法會 降低分辨率，而分辨率是芯片制造所努力提升的重要參數(shù)， 因此我們需要在看上去相互矛盾的兩個方面做出某種平衡。 一般在保證基本的焦深要求下不降低分辨率， 即以分辨率為主。所以，現(xiàn)在一般采用 CMP平坦化技術(shù)保證足夠的焦深。 9`4q"Q;h-j+p8v4V*l掩膜板/光罩掩膜板/光罩（PhotoMask/Reticle ）硅片上的電路元件圖形都來自于版圖，因此掩膜板的質(zhì)量在光刻工藝中的扮演著非常重要的角色。1、掩膜板的分類：*B1z/o"k9V+h#I4K光掩膜板（PhotoMask）包含了整個硅片的芯片圖形特征，進行1：1圖形復(fù)制。這種掩膜板用于比較老的接近式光刻和掃描對準(zhǔn)投影機中。投影掩膜板（Reticle）只包含硅片上的一部分圖形（例如四個芯片），一般為縮小比例（一般為4：1）。需要步進重復(fù)來完成整個硅片的圖形復(fù)制。一般掩膜板為6X6inch（152mm）大小，厚度約為0.09”~0.25”（2.28mm~6.35mm）。投影掩膜板的優(yōu)點：1、投影掩膜板的特征尺寸較大（4×），掩膜板制造更加容易；2、掩膜板上的缺陷會縮小轉(zhuǎn)移到硅片上，對圖形復(fù)制的危害減小；3、使曝光的均勻度提高。、掩膜板的制造：掩膜板的基材一般為熔融石英（ quartz），這種材料對深紫外光（ DUV，KrF-248nm ，ArF-193nm ）具有高的光學(xué)透射，而且具有非常低的溫度膨脹和低的內(nèi)部缺陷。掩膜板的掩蔽層一般為鉻（ Cr，Chromium ）。在基材上面濺射一層鉻，鉻層的厚度一般為800~1000 埃，在鉻層上面需要涂布一層抗反射涂層（ ARC，Anti-ReflectiveCoating ）。精彩文檔實用標(biāo)準(zhǔn)文案0h6Z,E2N%d%V;q2v7r)A制作過程：a、在石英表面濺射一層鉻層，在鉻層上旋涂一層電子束光刻膠； b、利用電子束（或 激光）直寫技術(shù)將圖形轉(zhuǎn)移到電子束光刻膠層上。電子源產(chǎn)生許多電子，這些電子被加速并聚焦（通過磁方式或者電方式被聚焦）成形投影到電子束光刻膠上，掃描 形成所需要的圖形； c、曝光、顯影； d、濕法或者干法刻蝕（先進的掩膜板生產(chǎn)一般采用干法刻蝕）去掉鉻薄層；e、去除電子束光刻膠；d、粘保護膜（MountPellicle）。保護掩膜板杜絕灰塵（Dust）和微小顆粒（Particle）污染。保護膜被緊繃在一個密封框架上，在掩膜板上方約5~10mm。保護膜對曝光光能是透明的，厚度約為0.7~12μm（乙酸硝基氯苯為0.7μm；聚酯碳氟化物為12μm）。$B%T$V.D9Q'@!G3、掩膜板的損傷和污染掩膜板是光刻復(fù)制圖形的基準(zhǔn)和藍本，掩膜板上的任何缺陷都會對最終圖形精度產(chǎn)生嚴重的影響。所以掩膜板必須保持“完美”。0h5l3Y+}-B使用掩膜板存在許多損傷來源：掩膜板掉鉻；表面擦傷，需要輕拿輕放；靜電放電（ESD），在掩膜板夾子上需要連一根導(dǎo)線到金屬桌面，將產(chǎn)生的靜電導(dǎo)出。另外，不能用手觸摸掩膜板；灰塵顆粒，在掩膜板盒打開的情況下，不準(zhǔn)進出掩膜板室（MaskRoom），在存取掩膜板時室內(nèi)最多保持2人。因為掩膜板在整個制造工藝中的地位非常重要。在生產(chǎn)線上，都會有掩膜板管理系統(tǒng)（RTMS，ReticleManagementSystem）來跟蹤掩膜板的歷史（History）、現(xiàn)狀（Status）、位置（Location）等相關(guān)信息，以便于掩膜板的管理。光刻膠光刻膠是一種有機化合物，它受紫外光曝光后，在顯影液中的溶解度會發(fā)生變化。一般光刻膠以液態(tài)涂覆在硅片表面上，曝光后烘烤成固態(tài)。+u0o)x$h4e&v$C-h9k/B9^8N1、光刻膠的作用：a、將掩膜板上的圖形轉(zhuǎn)移到硅片表面的氧化層中；b、在后續(xù)工序中，精彩文檔實用標(biāo)準(zhǔn)文案保護下面的材料（刻蝕或離子注入） 。!}"D%J0]1^|-H9P、光刻膠的物理特性參數(shù)：a、分辨率（resolution ）。區(qū)別硅片表面相鄰圖形特征的能力。 一般用關(guān)鍵尺寸（CD，CriticalDimension ）來衡量分辨率。形成的關(guān)鍵尺寸越小，光刻膠的分辨率越好。b、對比度（Contrast ）。指光刻膠從曝光區(qū)到非曝光區(qū)過渡的陡度。對比度越好，形成圖形的側(cè)壁越陡峭，分辨率越好。c、敏感度（Sensitivity ）。光刻膠上產(chǎn)生一個良好的圖形所需一定波長光的最小能量值 （或最小曝光量）。單位：毫焦/平方厘米或 mJ/cm2 。光刻膠的敏感性對于波長更短的深紫外光（DUV）、極深紫外光（EUV）等尤為重要。,V$l'c8c8vd、粘滯性/黏度（Viscosity）。衡量光刻膠流動特性的參數(shù)。粘滯性隨著光刻膠中的溶劑的減少而增加；高的粘滯性會產(chǎn)生厚的光刻膠；越小的粘滯性，就有越均勻的光刻膠厚度。光刻膠的比重（SG，SpecificGravity）是衡量光刻膠的密度的指標(biāo)。它與光刻膠中的固體含量有關(guān)。較大的比重意味著光刻膠中含有更多的固體， 粘滯性更高、流動性更差。粘度的單位：泊（poise），光刻膠一般用厘泊（ cps，厘泊為1%泊）來度量。百分泊即厘泊為絕對粘滯率；運動粘滯率定義為：運動粘滯率 =絕對粘滯率/比重。 單位：百分斯托克斯（cs）cps/SG。4P*@9M)s7K6q*h0oe、粘附性（Adherence ）。表征光刻膠粘著于襯底的強度。光刻膠的粘附性不足會導(dǎo)致硅片表面的圖形變形。光刻膠的粘附性必須經(jīng)受住后續(xù)工藝（刻蝕、離子注入等） 。$?'f5p*N2[R*?1H5Of、抗蝕性（Anti-etching ）。光刻膠必須保持它的粘附性，在后續(xù)的刻蝕工序中保護襯底表面。耐熱穩(wěn)定性、抗刻蝕能力和抗離子轟擊能力。g 、表面張力（ Surface Tension）。液體中將表面分子拉向液體主體內(nèi)的分子間吸引力。光刻膠應(yīng)該具有比較小的表面張力，使光刻膠具有良好的流動性和覆蓋。精彩文檔3_4L.N(Q9t$c"['E9P實用標(biāo)準(zhǔn)文案h、存儲和傳送（ StorageandTransmission ）。能量（光和熱）可以激活光刻膠。應(yīng)該存儲在密閉、低溫、不透光的盒中。同時必須規(guī)定光刻膠的閑置期限和存貯溫度環(huán)境。一旦超過存儲時間或較高的溫度范圍，負膠會發(fā)生交聯(lián)，正膠會發(fā)生感光延遲。 &E'I)V)K&o8`;b6T"Q$L、光刻膠的分類a、根據(jù)光刻膠按照如何響應(yīng)紫外光的特性可以分為兩類： 負性光刻膠和正性光刻膠。 0H8[3S7U'M,O負性光刻膠（NegativePhotoResist ）。最早使用，一直到 20世紀70年代。曝光區(qū)域發(fā)生交聯(lián)，難溶于顯影液。特性：良好的粘附能力、良好的阻擋作用、感光速度快；顯影時發(fā)生變形和膨脹。所以只能用于 2μm的分辨率。正性光刻膠（PositivePhotoResist ）。20世紀70年代，有負性轉(zhuǎn)用正性。正性光刻膠的曝光區(qū)域更加容易溶解于顯影液。特性：分辨率高、臺階覆蓋好、對比度好；粘附性差、抗刻蝕能力差、高成本。 *p0Q'Y1H#@/bb、根據(jù)光刻膠能形成圖形的最小光刻尺寸來分：傳統(tǒng)光刻膠和化學(xué)放大光刻膠。 :y!N!q/N2`$g!|6a傳統(tǒng)光刻膠。適用于I線（365nm）、H線（405nm）和G線（436nm），關(guān)鍵尺寸在 0.35 μm及其以上?；瘜W(xué)放大光刻膠（ CAR，Chemical Amplified Resist）。適用于深紫外線（ DUV）波長的光刻膠。KrF（248nm）和ArF（193nm）。、光刻膠的具體性質(zhì)a、傳統(tǒng)光刻膠：正膠和負膠。光刻膠的組成：樹脂（ resin/polymer ），光刻膠中 不同材料的粘合劑，給與光刻膠的機械與化學(xué)性質(zhì)（如粘附性、膠膜厚度、熱穩(wěn)定性等） ；感光劑，精彩文檔實用標(biāo)準(zhǔn)文案感光劑對光能發(fā)生光化學(xué)反應(yīng)；溶劑（ Solvent），保持 光刻膠的液體狀態(tài)，使之具有良好的流動性；添加劑（ Additive ），用以改變光刻膠的某些特性，如改善光刻膠發(fā)生反射而添加染色劑等。負性光刻膠。樹脂是聚異戊二烯，一種天然的橡膠；溶劑是二甲苯；感光劑是一種經(jīng)過曝光后釋放出氮氣的光敏劑， 產(chǎn)生的自由基在橡膠分子間形成交聯(lián)。 從而變得不溶于顯影液。 負性光刻膠在曝光區(qū)由溶劑引起泡漲；曝光時光刻膠容易與氮氣反應(yīng)而抑制交聯(lián)。正性光刻膠。樹脂是一種叫做線性酚醛樹脂的酚醛甲醛， 提供光刻膠的粘附性、 化學(xué)抗蝕性，當(dāng)沒有溶解抑制劑存在時，線性酚醛樹脂會溶解在顯影液中；感光劑是光敏化合物（PAC，PhotoActiveCompound），最常見的是重氮萘醌（DNQ），在曝光前，DNQ是一種強烈的溶解抑制劑，降低樹脂的溶解速度。在紫外曝光后，DNQ在光刻膠中化學(xué)分解，成為溶解度增強劑，大幅提高顯影液中的溶解度因子至100或者更高。這種曝光反應(yīng)會在DNQ中產(chǎn)生羧酸，它在顯影液中溶解度很高。正性光刻膠具有很 好的對比度，所以生成的圖形具有良好的分辨率。 "V/h&?2_,l:P:W0V2jb、化學(xué)放大光刻膠（CAR，ChemicalAmplifiedResist ）。樹脂是具有化學(xué)基團保護 （t-BOC）的聚乙烯（PHS）。有保護團的樹脂不溶于水；感光劑是光酸產(chǎn)生劑（ PAG，Photo AcidGenerator ），光刻膠曝光后，在曝光區(qū)的 PAG發(fā)生光化學(xué)反應(yīng)會產(chǎn)生一種酸。該酸在曝光后熱烘（PEB，PostExposureBaking ）時，作為化學(xué)催化劑將樹脂上的保護基團移走，從而使曝光區(qū)域的光刻膠由原來不溶于水轉(zhuǎn)變?yōu)楦叨热苡谝运疄橹饕煞值娘@影液。 化學(xué)放大光刻膠 曝光速度非常快，大約是 DNQ 線性酚醛樹脂光刻膠的 10倍；對短波長光源具有很好的光學(xué)敏感性；提供陡直側(cè)墻，具有高的對比度；具有 0.25 μm及其以下 尺寸的高分辨率。0^:i6Q9H9g%K$u3P:}光源精彩文檔實用標(biāo)準(zhǔn)文案光刻是光源發(fā)出的光通過掩膜板和透鏡系統(tǒng)照射到光刻膠的特定部分并使之曝光， 以實現(xiàn)圖形的復(fù) 制和轉(zhuǎn)移。波長越小、得到的圖形分辨率越高。曝光光源的另外一個重要參數(shù)就是光的強度。光強定義為單位面積上的功率（ mW/cm2 ），該光強應(yīng)在光刻膠表 面測量。光強也可以被定義為能量：單位面積上的光亮或亮度。曝光能量（劑量）＝曝光強度×曝光時間。單位：毫焦每平方厘米（ mJ/cm2 ）。電磁波譜：整個可見光和不可見的電磁波。 可見光譜（白光是所有可見光譜波長的光組成） ：390nm～780nm；紫外光譜：4nm～450nm;常見光源有：汞燈和準(zhǔn)分子激光。另外，在先進或某些特殊場合也會用到其他曝光手段，如X射線、電子束和粒子束等。1、汞燈（MercuryLamp）)E"X4A"|'J/@4T!e.s7h原理：電流通過裝有氙汞氣體的管子時，會產(chǎn)生電弧放電。電弧發(fā)射出一個特征光譜，包括波長處于240nm～500nm之間的紫外輻射光譜。一般來說，特定波長的光源對應(yīng)特定性能的光刻膠。在使用汞燈作光源時，需要利用一套濾波器去除不需要的波長和紅外波長。所選擇的波長應(yīng)與硅片上的關(guān)鍵尺寸相匹配。高壓汞燈一般用于Ｉ線（365nm）步進光刻機上。Iline用于關(guān)鍵尺寸大于0.35μm的圖形。2、準(zhǔn)分子激光（ExcimerLaser）20世紀80年代中期以來，激光光源以可以用于光學(xué)光刻。但是其可靠性和性能影響其在硅片生產(chǎn)上的實施直至90年代中期。其優(yōu)點是可以提供較大的深紫外光強。迄今唯一用于光學(xué)曝光的激光光源是準(zhǔn)分子激光。2S+d0t8G/f3c8D+q原理：準(zhǔn)分子是不穩(wěn)定分子，由惰性氣體原子和鹵素構(gòu)成，如氟化氬（ ArF）。這些分子只存在于準(zhǔn)穩(wěn)定激發(fā)態(tài)。當(dāng)不穩(wěn)定的準(zhǔn)分子分解成兩個組成原子時，激發(fā)態(tài)發(fā)生衰減，同時發(fā)射出激光。激光器通過兩個平板電極的高壓（ 10～20kV）脈沖放電來 激發(fā)高壓惰性氣精彩文檔實用標(biāo)準(zhǔn)文案體和鹵素的混合物， 使之維持著激發(fā)態(tài)的分子多于基態(tài)分子。 實現(xiàn)連續(xù)發(fā)射激光。 第一步激發(fā)：Kr*＋F2->KrF* ＋F；第二步衰 減：KrF*->Kr ＋F＋DUV。常見的準(zhǔn)分子激光光源為 248nm 的KrF（用于關(guān)鍵尺寸大于 0.13 μm的圖形）和 193nm的ArF（用于關(guān)鍵尺寸大于 0.08 μm的圖形）。$N!]5q1p*{(J#l2n7T光刻中常見的效應(yīng)和概念1、駐波效應(yīng)（StandingWaveEffect ） /PY)a.Z*v,c#[4e7A9O+O$X.]現(xiàn)象：在光刻膠曝光的過程中，透射光與反射光（在基底或者表面）之間會發(fā)生干涉。這種相同頻率的光波之間的干涉， 在光刻膠的曝光區(qū)域內(nèi)出現(xiàn)相長相消的條紋。 光刻膠在顯影后，在側(cè)壁會產(chǎn)生波浪狀的不平整解決方案：a、在光刻膠內(nèi)加入染色劑，降低干涉現(xiàn)象； b、在光刻膠的上下表面增加抗反射涂層（ARC，Anti-ReflectiveCoating ）；c、后烘（PEB，PostExposureBaking ）和硬烘（HB，HardBaking ）。2、擺線效應(yīng)（SwingCurveEffect ）r0d2Y-Z5T2W#w$V現(xiàn)象：在光刻膠曝光時，以相同的曝光劑量對不同厚度的光刻膠曝光，從而引起關(guān)鍵尺寸（CD，Criticaldimension ）的誤差。(?5H!y-Vp+|3、反射切口效應(yīng)（ NotchingEffect ）現(xiàn)象：在光刻膠曝光時，由于接觸孔尺寸的偏移等原因使入射光線直接照射到金屬或多晶硅上發(fā)生發(fā)射，使不希望曝光的光刻膠被曝光， 顯影后，在光刻膠的底部出現(xiàn)缺口。 !M(f8M&Bg;l'[8k1X解決方案：a、提高套刻精度，防止接觸孔打偏； b、涂覆抗反射涂層。 4J&d9].v;j"U)R)d9D;k4、腳狀圖形（FootingProfiles ）現(xiàn)象：在光刻膠的底部，出現(xiàn)曝光不足。使顯影后，底部有明顯的光刻膠殘留。精彩文檔實用標(biāo)準(zhǔn)文案解決方案：a、妥善保管光刻膠，不要讓其存放于堿性環(huán)境中； b、在涂覆光刻膠之前，硅片表面要清洗干凈，防止硅基底上有堿性物質(zhì)的殘余。5、T型圖形（T-TopProfiles ）現(xiàn)象：由于表面的感光劑不足而造成表層光刻膠的圖形尺寸變窄。解決方案：注意腔室中保持清潔，排除腔室中的堿性氣體污染。

4?!W,u;yOy-D3V%r(W;R0C$q6、分辨率增強技術(shù)（ RET，ResolutionEnhancedTechnology ）&]9b&L2C.G+m*I1G包括偏軸曝光（OAI，OffAxisIllumination ）、相移掩膜板技術(shù)（PSM，PhaseShiftMask ）、光學(xué)近似修正（ OPC，OpticalProximityCorrection ）以及光刻膠技術(shù)等。 ;X5P%Y8d'd'I5z8a)Aa、偏軸曝光改變光源入射光方向使之與掩膜板保持一定角度，可以改善光強分布的均勻性。但同時，光強有所削弱。b、相移掩膜板技術(shù)（ PSM，PhaseShiftMask ）P,o8b(E;D8j在掩膜板上，周期性地在相鄰的圖形中， 每隔一個圖形特征對掩膜板的結(jié)構(gòu) （減薄或者加厚）進行改變，使相鄰圖形的相位相差 180度，從而可以達到提升分辨率的目的。 #D!X$J4V)F相移掩膜板技術(shù)使掩膜板的制作難度和成本大幅增加。c、光學(xué)近似修正（ OPC，OpticalProximityCorrection ）1l0E9l%n;RN#L3N-l在曝光過程中，往往會因為光學(xué)臨近效應(yīng)使最后的圖形質(zhì)量下降： 線寬的變化；轉(zhuǎn)角的圓化；線長的縮短等。需要采用“智能型掩膜板工程（ CleverMaskEngineering ）” 來補償這種尺寸變化。7、顯影后檢測（ ADI，AfterDevelopmentInspection ）3F'f2A!_+a4N7Fj主要是檢查硅片表面的缺陷。 通常將一個無缺陷得標(biāo)準(zhǔn)圖形存于電腦中， 然后用每個芯片的圖形與標(biāo)準(zhǔn)相比較，出現(xiàn)多少不同的點，就會在硅片的 defectmap 中顯示多少個缺陷精彩文檔實用標(biāo)準(zhǔn)文案8、抗反射涂層（ ARC，Anti-ReflectiveCoating ）!|+R!u"z-h-B4^3]0p0f光刻膠照射到光刻膠上時， 使光刻膠曝光。但同時，在光刻膠層的上下表面也會產(chǎn)生反射而產(chǎn)生切口效應(yīng)和駐波效應(yīng)。a、底部抗反射涂層（ BARC，Bottom Anti-Reflective Coating ）。將抗反射涂層涂覆在光刻膠的底部來減少底部光的反射。有兩種涂層材料：有機抗反射涂層（ Organic ），在硅片表面旋涂，依靠有機層 直接接收掉入射光線；無機抗反射涂層（ Inorganic ），在硅片表面利用等離子增強化學(xué)氣相沉積（PECVD，Plasma Enhanced Chemical VapourDeposition ）形成。一般材料為： TiN或SiN。通過特定波長相位相消而起作用，最重要的參數(shù)有：材料折射率、薄膜厚度等。b、頂部抗反射涂層（ TARC，TopAnti-Reflective Coating）。不會吸收光，而是通過光線之間相位相消來消除反射。為一層透明的薄膜。下一代光刻技術(shù)4M.W3S![f;z'L7a&Z1、浸入式光刻技術(shù)（ImmersionLithography）+B(H;{!}4s6U由公式R=k*λ/(NA)==kλ/(n*sin空氣的α折)射，率為1，水的折射率為1.47（相對于193nm的深紫外光而言）；所以，用水來代替空氣，可以提高光刻系統(tǒng)的數(shù)值孔徑（NA，NumericalAperture），最終可以提升分辨率。在ITRS2003版本中，增加了浸入式光刻，作為45nm節(jié)點的解決方案。近年，浸入式光刻發(fā)展非常迅猛，并獲得了產(chǎn)業(yè)界持續(xù)發(fā)展的信心。在ITRS2005版本中，已將浸入式光刻列為32nm甚至22nm節(jié)點的可能解決方案;l:g%N'c-z5[挑戰(zhàn)：氣泡問題（ WaterBubble ）；溫度不均勻（ TemperatureEffect ）。下一步發(fā)展中的挑戰(zhàn)在于研發(fā)高折射率的抗蝕劑、高折射率的液體和高折射率的光學(xué)材料。 9R)d1n-L%b#R)Y7W:T+b2、深紫外光刻（ DUV，DeepUltra-VioletLithography ）$L*O(^/w'L5@0^精彩文檔實用標(biāo)準(zhǔn)文案通過縮小光源的波長來改善分辨率。 F2的準(zhǔn)分子激光光源 157nm。有望成為 50～70nm的解決方案。需要同浸入式結(jié)合才有可能存在，而且可能性比較小的選擇。 (C%b:q7Z;R*S7d+W挑戰(zhàn)：易被氧氣吸收，需要真空環(huán)境；光強比較弱，易被透鏡吸收，折射透鏡系統(tǒng)設(shè)計非常復(fù)雜；高靈敏度的光刻膠。3、極紫外光刻（ EUV，ExtremeUltra-VioletLithography ）+[2P#u+E4W-b5g,L又稱作軟X射線（SoftX-ray ）。極紫外光的波長為 11～14nm，可以大幅提升分辨率。由于極紫外光非常容易被吸收，所以光學(xué)系統(tǒng)（透鏡等）和掩膜板都要采用反射式傳遞圖 形信息。光刻膠為 PMMA。在ITRS2005 版本中，已將 EUV光刻列為 32nm、22nm 甚至16nm 節(jié)點的可能解決方案。挑戰(zhàn)：極紫外光容易被吸收，必須真空環(huán)境；掩膜板很特殊，制作困難；設(shè)備的成本很高。4@:}.y3\7\2|.L'D9T4、電子束直寫光刻（ EBL，ElectronBeamDirect-WriteLithography ）!z;T/f!Q3g*c;n+U電子束的能量越高，波長越短。一般為 0.1nm。利用尺寸非常小的電子束在光刻膠上直寫，不需要掩膜板。可以用電磁場聚焦，易于控制。 現(xiàn)在用于掩膜板的制作。 光刻膠為 PMMA?？梢宰鳛?0nm 的潛在解決方案。挑戰(zhàn)：因為會發(fā)生電子散射而產(chǎn)生臨近效應(yīng)；常能低，大概 1片/小時。(c!h(Q*C5Y(L)Z,J7K0F*|5、電子束投影光刻（ EPL，ElectronProjectionLithography ）采用掩膜板的電子束投影，其產(chǎn)能比較高。波長約 0.1nm。（在ITRS2004 版本中，已經(jīng)取消電子束投影光刻技術(shù)作為 45nm 節(jié)點以后的可能解決方案） !q4T-`#w2IL挑戰(zhàn)：電子束的散射引起的臨近效應(yīng)。6、角度限制投影電子束光刻（ SCALPEL，Scattering with Angular Limitation E-beamLithography ）H2@"X1q!z精彩文檔實用標(biāo)準(zhǔn)文案掩膜板的基底材料是鈹 （Be），阻擋層是金（Au）。通過對入射電子的不同散射， 使大散射 部分（通過阻擋層的電子） ，不會使光刻膠曝光。它的掩膜板制作比極紫外光刻容易；具有大的焦深；可以用深紫外光刻膠； 100Kev 的能量。（在 ITRS2004 版本中，已經(jīng)將 PEL光刻技術(shù)撤銷，因為該技術(shù)只是作為地區(qū)性的解決方案）7、離子束投影光刻（ IPL，Ion-BeamProjectionLithography ）$a&y3O4C8P6p'p+a與電子束直寫光刻技術(shù)類似。 不需要掩膜板，應(yīng)用高能粒子束直寫。 粒子束的散射沒有電子束那么強，所以具有更好的分辨率。使用 PMMA 光刻膠。常用于：掩膜板的修復(fù)；監(jiān)測和修復(fù)IC電路。（在ITRS2003 版本中，已經(jīng)將離子束投影光刻技術(shù)撤銷） (q9|;Q:N.r7t'g4p挑戰(zhàn)：粒子束的產(chǎn)生沒有電子束容易；產(chǎn)能很低。8、紫外納米壓印光刻（ UVNIL，Ultra-VioletNanoimprintLithography ）紫外納米壓印技術(shù)是一種高產(chǎn)能、 低成本、高分辨率的光刻技術(shù)。 圖形的分辨率直接決定于模板的 分辨率。主要工藝過程：模板制作、硅襯底滴膠、壓印、曝光、脫模、反映離子刻蝕。圖形精度可以達到 5nm。ITRS2005 中，紫外納米壓印作為 32nm、22nm 甚至16nm的潛在解決方案。 6};x+K6]5I!\/b8E1f&l&l)O9、雙重圖形光刻（ DoublePatteringLithography ）將設(shè)計版圖分成兩塊掩膜板以降低光刻圖形間距要求的技術(shù)。在 ITRS2006 修正版中，將雙重圖形光刻作為潛在的 45nm 光刻解決方案之一。將一套高密度的電路圖分解成為兩套獨立的、密度低一些的圖形。它的基本步驟是先印制一半的圖形，顯影， 刻蝕；然后重新旋涂一層光刻膠，再印制另一半的圖形， 最后利用硬掩膜或者是選擇性刻蝕來完成整個光刻過程。如果配合浸入式光刻技術(shù)，可能將推至 22nm 的水平/d"J*a)X9\1H:\!U-~,d挑戰(zhàn)：兩次曝光之間的套刻精度；掩膜板的制作；產(chǎn)能降低精彩文檔實用標(biāo)準(zhǔn)文案從第一個晶體管問世算起，半導(dǎo)體技術(shù)的發(fā)展已有多半個世紀了，現(xiàn)在它仍保持著強勁的發(fā)展態(tài)勢，繼續(xù)遵循Moore定律即芯片集成度18個月翻一番，每三年器件尺寸縮小0.7倍的速度發(fā)展現(xiàn)在片徑已達300mm，DRAM半節(jié)距已達150nm，MPU柵長達100nm。大尺寸、細線寬、高精度、高效率、低成本的IC生產(chǎn)，對半導(dǎo)體設(shè)備帶來前所未有的挑戰(zhàn)。為此，世界上各半導(dǎo)體設(shè)備廠商，集中優(yōu)勢力量，加大研發(fā)投資，進行攻關(guān)，搶占制高點，同時又加強聯(lián)合、兼并，做到優(yōu)勢互補，力爭不失時機地為新一代技術(shù)提供大生產(chǎn)設(shè)備。本文就當(dāng)前最為關(guān)鍵的半導(dǎo)體設(shè)備做一介紹。一、硅片直徑300mm要適合多代技術(shù)的需求經(jīng)濟利益的驅(qū)動是硅片直徑由200mm向300mm轉(zhuǎn)移的主要因素，300mm的出片率是200mm的2.5倍，單位生產(chǎn)成本降低30%左右。300mm工廠投資為15到30億美元，其中約75%用于設(shè)備投資，因此用戶要求設(shè)備能向下延伸3至4代。300mm片徑是從180nm技術(shù)節(jié)點切入的，這就要求設(shè)備在150nm、130nm，甚至100nm仍可使用。300mm要適合多代技術(shù)的需求，它面臨IC生產(chǎn)中的新工藝、新材料和新結(jié)構(gòu)的挑戰(zhàn)。對邏輯IC來說，它涉及銅布線、低介電常數(shù)（k＜3）和超低介電常數(shù)（k＜2.6）介質(zhì)，低電阻率接觸材料，低電阻率柵材料，薄柵和高k介質(zhì)，淺源/漏延伸區(qū)和抬高源/漏結(jié)構(gòu)。對DRAM來說，它涉及儲存電容的新材料，如五氧化二鉭（Ta2o5）、鋇鍶鈦（BST）和鉑鋯鈦（PZT）等，新的電極材料如鉑、氮化鈦等，垂直疊層和高深/寬比溝槽電容，高深/寬比（＞10：1）接觸等。此外，還有大面積刻蝕中的CD控制和選擇性，反應(yīng)室中的微?？刂坪徒饘僬次?，CMP的質(zhì)量與成本，193nm曝光的精度、均勻性和效率，高精度、高效率的檢測等。為了推進300mm的大生產(chǎn)，設(shè)備廠商在幾年前就著手解決這方面問題，如Canon于1995年著手300mm曝光機，推出了EX3L和i5L步進機，于1997-1998年提供日本半精彩文檔實用標(biāo)準(zhǔn)文案導(dǎo)體超前邊緣技術(shù)（SELETE）集團使用，ASML公司的300mm 步進掃描曝光機使用 193nm波長，型號為FPA-5000，也于1999年提供給SELETE使用?，F(xiàn)在Canon的第三代300mm曝光機的混合匹配曝光能力已達到＜110nm。在刻蝕方面如英國Trikon公司采用的螺旋波等離子體（MORI）源，在電磁場作用下控制等離子體和改善均勻性，它能在300mm片內(nèi)對氧化物介質(zhì)均勻地刻25nm通孔，深/寬比達30：1。目前300mm片徑生產(chǎn)180nm、150nm、130nm的IC設(shè)備都已進入生產(chǎn)線，100nm的也開始提供。7K)G,h8@-K)s8T300mm生產(chǎn)有約500道工序，以年產(chǎn)12.5萬片計算，片子約有500萬次交接，任何一次失效，將對工廠流水生產(chǎn)帶來極大影響。300mm片盒放25片重8公斤，價格15000美元，為減輕勞動、安全、無磨損、無沾污的傳送，現(xiàn)在普遍采用正面打開的統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)箱（FOUP），F(xiàn)OUP 的傳送采取計算機控 制下的懸掛式空中傳送（ UMHS），它既節(jié)省了超凈間面積，還可用于臨時存放片子，具有可操作性和可變換性的特點。 *g1l4V2W4~3D:|%v;i西門子公司和 Motorola 公司于1998年率先在德國德勒斯登建立 300mm 引導(dǎo)線，使用180nm 技術(shù)生產(chǎn)存儲器，月產(chǎn) 1500 片。根據(jù)美國“固態(tài) 雜志”今年 5月統(tǒng)計，已建成300mm 的廠有四家；于今年開始建廠的有四家； 2001 年后開始建廠的有九家；另外已宣布建廠的有十一家。國際半導(dǎo)體技術(shù)發(fā) 展路線（ITRS）曾設(shè)定：從 1998 年下半年開始，片徑將增加到 300mm ；到2001年或2002年300mm 片徑的生產(chǎn)量將達到最大值?，F(xiàn)在的發(fā)展 正逼近這個目標(biāo)。 0u:b3g1e:?0h300mm 之后將是 450mm，目前已處于研究階段， 2003年前后進入開發(fā)階段， 2009年進入生產(chǎn)階段；片徑 675mm 的研究預(yù)計在 2006年開始研究。二、光學(xué)曝光 當(dāng)前曝光的主流技術(shù) 'EK3D)J-U9q曝光是芯片制造中最關(guān)鍵的制造工藝，由于光學(xué)曝光技術(shù)的不斷創(chuàng)新，它一再突破人們預(yù)期的光學(xué)曝 光極限，使之成為當(dāng)前曝光的主流技術(shù)。 1997年美國GCA公司推出了第一精彩文檔實用標(biāo)準(zhǔn)文案臺分步重復(fù)投影曝光機，被視為曝光技術(shù)的一大里程碑，1991年美國SVG公司又推出了步進掃描曝光機，它集分步投影曝光機的高分辨率和掃描投影曝光機的大視場、高效率于一身，更適合＜0.25線μm條的大生產(chǎn)曝光。!U&l5s0y!t$u為了提高分辨率，光學(xué)曝光機的波長不斷縮小，從436mm、365mm的近紫外（NUV）進入到246mm、193mm的深紫外（DUV）。246nm的KrF準(zhǔn)分子激光，首先用于0.25μm的曝光，后來Nikon公司推出NSR-S204B，用KrF，使用變形照明（MBI）可做到0.15μm的曝光。ASML公司也推出PAS.5500/750E，用KrF，使用該公司的AERILALⅡ照明，可解決0.13μm曝光。但1999ITRS建議，0.13μm曝光方案是用193nm或248nm＋分辨率提高技術(shù)（RET）；0.10μm曝光方案是用157nm、193nm＋RET、接近式X光曝光（PXL）或離子束投影曝光（IPL）。所謂RET是指采用移相掩模（PSM）、光學(xué)鄰近效應(yīng)修正（OPC）等措施，進一步提高分辨率。值得指出的是：現(xiàn)代曝光技術(shù)不僅要求高的分辨率，而且要有工藝寬容度和經(jīng)濟性，如在RET中采用交替型移相掩模（altPSM）時，就要考慮到它的復(fù)雜、價格昂貴、制造困難、檢查、修正不易等因素。8A3s.t0]vk8u/y!{人們出于對后光學(xué)技術(shù)可能難以勝任2008年的70nm，2011年的50nm擔(dān)心，正大力研發(fā)下一代（NGL）非光學(xué)曝光，并把157nmF2準(zhǔn)分子激光曝光作為填補后光學(xué)曝光和下一代非光學(xué)曝光間的間隙。三、F(2)準(zhǔn)分子激光曝光改善了折反射光學(xué)系統(tǒng)的性能波長為157nm的F2準(zhǔn)分子激光器的特點是帶寬很窄，Cymer公司的產(chǎn)品，其帶寬為0.6～0.7pm，窄帶寬改善了折反射光學(xué)系統(tǒng)的性能。折反射光學(xué)系統(tǒng)的關(guān)鍵是分束器立方體，它使用CaF2材料，能有效地減少束程和系統(tǒng)的體積，大尺寸易碎的CaF2一直是157nm曝光的制約因素，現(xiàn)在SVGL已展出了12～15英寸的CaF2單晶錠，這為制造大數(shù)值孔徑的折反射分束器設(shè)計掃清了道路。同時對單層抗蝕劑和在輻照下透明、持久、可靠的掩模精彩文檔實用標(biāo)準(zhǔn)文案保護膜進行了研 究，SEMATECH在加州召開的 157nm 曝光研討會上，宣布這方面已取得了重大進展，現(xiàn)在美國的 SVGL、ltratech 和英國的Exilech 公司都在研制整機， SVGL公司準(zhǔn)備今年底出樣機，明年底出生產(chǎn)型設(shè)備。首臺售價約 1300萬美元。比利時的微電子研究中心（ IMEC）與ASML 公司合作建立了 157nm 基地，這個基地于已經(jīng)開始工作，在 2003年生產(chǎn)，它要求各種相關(guān)工 藝配套，為 70nmCMOS 流片創(chuàng)造條件。此外，日本 SELETE也在加緊工作。 SEMATECH 則購買Exitech 公司的曝光機開展針對掩模光膠、膠的處理工藝、勻膠顯 影軌道系統(tǒng)、膠的刻蝕性能和相關(guān)測量技術(shù)等方面的研究。4G0B1i#m%T+q%F,R(y四、極紫外曝光 歐洲和日本諸公司正在研究1997 年由Intel、AMD、Micron 、Motorola 、SVGL、USAL、ASML 組成極紫外有限公司（EUVLLC）和在加州的三個國家 實驗室參加，共同研發(fā)波長為 13nm 的極紫外（EUV）光刻機樣機，在加州Livermore 的Sandia 國家實驗室推出的樣機被視為光刻的一個重要里程碑。據(jù)國際半導(dǎo)體雜志 Aaron Hand 介紹，光源是幾個研究單位聯(lián)合研制的； 13nm 的波長太短，幾乎所有材料都能吸收它， 研制捕獲這種光的裝置十分困難； 反射鏡光學(xué)表面為非球面，表面形貌及粗糙度小于一個原子；所有光學(xué)元 件表面涂有達 40層的多層反射層，每層厚約 λ/4，控制在0.1埃精度；EUV光刻采取新的環(huán)境控制，來抑制沾污；短波長，無缺陷掩模制作難度極大；樣機 采用nm級精度無摩擦的磁懸浮工作臺。據(jù) EUVLLC項目經(jīng)理Chuck Gwyn 介紹，樣機是第一步，下一步要研制生產(chǎn)機型為今后幾年的生產(chǎn)做準(zhǔn)備?，F(xiàn)在更多用戶表示要采用，并希望參與 !Z9I;l3v6Y其中。在歐洲，蔡司、 ASML和牛津公司在共同研究；在日本， Nikon、Canon 和MC在共同研究。 :U3m&@2D3L5E"I(q'L五、限角散射電子束投影曝光 被眾多廠家看好精彩文檔實用標(biāo)準(zhǔn)文案限角散射電子束投影曝光（ SCALPEL）是高亮度電子源，經(jīng)磁透鏡聚焦產(chǎn)生電子束對掩模進行均勻照明，掩模是在低原子序數(shù)材料膜上覆蓋高原子序數(shù)材料層 組成，圖形制作在高原子序數(shù)材料上。掩模是 4倍放大，用格柵支撐。低原子序數(shù)的膜，電子散射弱，散射角度小，高原子序數(shù)的圖形層，電子散射強，散射角度 大，在投影光學(xué)裝置的背焦面上有光闌，小散射角度電子通過光闌，在片子上形成縮小 4倍的圖像，再經(jīng)過工作臺步進實現(xiàn)大面積曝光。 )q4L&N$P&^-USCALPEL的優(yōu)點是：分辨率高、焦深長、不需要鄰近效應(yīng)校正，生產(chǎn)率高，它沒有 EUV系統(tǒng)中昂貴的光學(xué)系統(tǒng)，也不需要 X光的高成本光源，而且掩模成本比其它方法要低，故被眾多廠家看好，Lucent、Motorola、Samsung、TI、eLith、ASAT、ASML等公司都參與其==同開發(fā)，在2002年推出＜100nm大生產(chǎn)設(shè)備。8~(b2E.O,j;A'{8@9G六、變軸浸沒透鏡縮小投影曝光準(zhǔn)備在2002年前后推出生產(chǎn)型設(shè)備由IBM的HansPfeiffer領(lǐng)導(dǎo)的電子束研究已有30年歷史，開發(fā)了變軸浸沒透鏡縮小投影曝光（PREVAIL）技術(shù)，Nikon公司看好這項技術(shù)，與IBM合作，準(zhǔn)備用這項技術(shù)研制高分辨率與高生產(chǎn)率統(tǒng)一的電子束步進機。在PREVAIL樣機上，電子轟擊鉭單晶形成電子束，在中間掩模上形成1mm2子場，經(jīng)電子透鏡產(chǎn)生4∶1縮小圖像；在片子上形成250μm2圖形，電子束經(jīng)曲線可變軸電子透鏡（CVAL）在掩模平面上可偏移±10mm在片，子上則為±2.5mm，而掩模和片子同時連續(xù)移動，形成整個電路圖形的曝光。在PREVAIL樣機上用75KV加速電壓，用700nm