光刻技術(shù)從誕生以來,在半導(dǎo)體加工制造行業(yè)中
1推動光刻技術(shù)和設(shè)備發(fā)展的動力
經(jīng)濟利益是Si片直徑由200mm向300mm轉(zhuǎn)移的主要因素。300mm的Si片出片率是200mm的2 5倍
。300mm工廠的投資為15~30億美元,其中約75%的資金用于設(shè)備投資,因此用戶要求設(shè)備能向下延伸3~4代。300mm片徑是從180nm技術(shù)節(jié)點切入的,這就要求設(shè)備在150、130nm,甚至100nm仍可使用。為了推進300mm Si片的大生產(chǎn)
,設(shè)備廠商在幾年前就著手解決這方面的問題。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-500,也于1999年提供給SELETE集團使用?div id="4qifd00" class="flower right">曝光是芯片制造中關(guān)鍵的制造工藝
,由于光學(xué)曝光技術(shù)的不端創(chuàng)新,一再突破人們預(yù)期的極限,使之成為當(dāng)前曝光的主流技術(shù)為了提高分辨率,光刻機的曝光波長不斷縮小
值得指出的是,現(xiàn)代曝光技術(shù)不僅要求高的分辨率
,而且要有工藝寬容性和經(jīng)濟性,如在RET中采用交替移相掩模(alt PSM)時,就要考慮到它的復(fù)雜、價格昂貴、檢查、修正等不利因素目前業(yè)內(nèi)人士擔(dān)心后光學(xué)技術(shù)可能難以達到2008年的70nm和2011年的50nm工藝技術(shù)要求
2光刻技術(shù)及設(shè)備的發(fā)展趨勢
2.1分辨率和焦深(DOF)
由于散射的原因
另外一個重要的光學(xué)系統(tǒng)參數(shù)就是焦深。在光刻機對準(zhǔn)系統(tǒng)中
采用浸沒液體的方式增加焦深
在光刻工藝中,分辨率要求非常高
,導(dǎo)致焦深變得非常小,要求曝光光源的焦點正好落在光刻膠層厚度的中心才能得到更佳的分辨率。光刻膠層的厚度偏差要小于0.25μm2.2 i線曝光和DUV (deep UV)
由于短波長能夠獲得較高的分辨率,穩(wěn)定
汞燈有多種波長的輻射
光刻膠分為正性和負性,針對不同波長敏感的曝光光源進行加工生產(chǎn)
2.3 PSM技術(shù)
實現(xiàn)單個獨立的小尺寸圖形的轉(zhuǎn)移并不是很困難的事,困難的是很多尺寸圖形聚集在一起時的圖形轉(zhuǎn)移
2.4極紫外光刻技術(shù)(EUV lithography)
下一代可能實現(xiàn)的亞0.1μm圖形轉(zhuǎn)移光刻技術(shù)就是極紫外光刻技術(shù),這種曝光光源的波長在11~14nm
2.5 X射線曝光技術(shù)
當(dāng)曝光波長降低到5nm以下時
從傳統(tǒng)的光刻技術(shù)轉(zhuǎn)變?yōu)閄射線光刻技術(shù)
2.6電子束曝光技術(shù)
電子束曝光的波長依賴于電子能量。能量越高,曝光的波長越短
。能量在10~50 keV的電子束的波長遠遠小于UV光源的波長,所以,電子束曝光工藝具有廣泛的應(yīng)用價值造技術(shù)中
2.7離子束曝光技術(shù)
同電子束曝光技術(shù)一樣
3分析
自20世紀(jì)80年代后期,光學(xué)光刻技術(shù)的重點轉(zhuǎn)向i線和準(zhǔn)分子,到90年代初
,i線曝光迅速達到全盛時期。準(zhǔn)分子激光光刻技術(shù)已在80年代末期進入成熟階段,其中以日本Nikon NSR-2005EX8A型、荷蘭ASML PAS-5500/70型和PAS-5500/90型、國GCA XLS-7500/29型和XLS7800/31型等為典型。它們均可實現(xiàn)0.45μm或0.35μm分辨率,滿足16M、64MDRAM芯片,光刻200 mm的片子。PSM曝光技術(shù)
,是光學(xué)光刻的一個歷史性突破。日本Nikon和Canon兩家公司在1992年3月的SPIE微光刻國際討論會上,發(fā)表了相移照相光學(xué)系統(tǒng)的研究成果,并將該技術(shù)應(yīng)用到EPA-2500i3、NSR-2005i9T NSR-4425i等遠紫外步進曝光機上,以適應(yīng)64M DRAM的批量生產(chǎn)和256M DRAM的開發(fā)。同步輻射(SOR) X射線光刻,是未來有希望成為亞微米圖形制作的主要加工手段
。它可制作出0.2~0.1μm高精度圖形,可以說是近期微細加工領(lǐng)域技術(shù)中的又一個豐碑。日本SORTECH和松下合作研制成功世界上臺高性能的SOR光刻機,日電也開發(fā)出具有0.2μm加工能力的SOR步進機。4結(jié)語
電子束曝光技術(shù)正在向著高精度、高亮度
、高速消隱和高速掃描方向發(fā)展。近年來,國外電子束曝光技術(shù),已從亞微米發(fā)展到納米(10~100nm)加工。根據(jù)目前光刻技術(shù)的發(fā)展形勢看,極紫外光刻技術(shù)將是大批量生產(chǎn)特征尺寸為70nm及更細線寬集成電路的主流技術(shù)
。目前