193nm光刻曝光系统的现状及发展

投影曝光工艺是集成电路制造过程中的关键环节,曝光系统的工艺水平已成为衡量微电子制造技术的重要标志。重点介绍了目前193 nm光刻设备曝光系统的发展现状和趋势,以及为提高曝光质量所采用的相关分辨率增强技术;通过分析曝光系统的构成和其中的关键技术,探讨了国内研制相关曝光设备所面临的挑战。     

CRT曝光式数码彩扩光学系统研究

CRT曝光式数码彩扩设备是近几年发展起来的光机电算一体化的高科技产品.它由四部分组成:计算机主机系统、光学系统、电控系统和彩色扩印系统.其中光学系统是该设备的重要组成部分.它是一个长焦距、大视场的投影光学系统.叙述了数码彩扩光学系统设计的特点、难点及设计结果.     

极紫外光刻机曝光系统光学设计研究与进展

极紫外光刻曝光光学系统是极紫外光刻机的核心部件，其设计直接影响极紫外光刻机的性能。极紫外光刻机曝光系统的设计难度大、研究周期长，国外极紫外光刻机产品已经用于高端芯片的制造，但国外对中国禁运相关产品。国内极紫外光刻机曝光系统的设计和研发始于2002年。国内相关领域的研究主要聚焦在极紫外光刻机曝光光学系统的光学设计、像差检测、公差分析、热变形分析等。结合国内外极紫外光刻机曝光光学系统设计研究的历史和现状，较为系统地综述了极紫外光刻投影物镜和照明系统的设计研究与进展，包括：极紫外光刻机投影物镜系统及其设计方法、极紫外光刻照明系统及其设计方法、极紫外光刻曝光光学系统的公差分析、热变形及其对成像性能的影响研究，这为我国从事极紫外光刻机研制、曝光系统光学设计与加工的学者、工程师等提供了极紫外光刻机曝光系统设计研究的历史、现状和未来趋势的相关信息，助力我国极紫外光刻机的设计和研制。     

密度片和软片制造工艺

本文主要介绍了单镜头反光照相机测光系统中密度片的制造工艺,其中包括感光材料、曝光设备、底板的制作和复印工艺。同时也叙述了为保证密度片设计要求而采取对其所产生的疵病的克服方法。     

极紫外投影光刻光学系统

极紫外光刻（EUVL）是半导体工业实现32～16nm技术节点的候选技术,而极紫外曝光光学系统是EUVL的核心部件,它主要由照明系统和微缩投影物镜组成。本文介绍了国内外现有的EUVL实验样机及其系统参数特性;总结了EUVL光学系统设计原则,分别综述了EUVL投影光学系统和照明光学系统的设计要求;描述了EUVL投影曝光系统及照明系统的设计方法;重点讨论了适用于22nm节点的EUVL非球面六镜投影光学系统,指出了改善EUVL照明均匀性的方法。     

深紫外光刻照明系统的微反射镜阵列公差分析

为满足45 nm及其以下节点光刻技术对照明系统的需求,将深紫外光刻照明系统的光束整形单元所采用的微反射镜阵列(MMA)作为关键器件,以实现满足光源-掩模联合优化(SMO)技术需求的任意照明光源。根据MMA结构参数和加工制造调整特性,分析MMA角度误差类型。在此基础上,利用蒙特卡罗公差分析法模拟实际加工制造调整的过程,通过分析微反射镜角度误差对曝光结果的影响,制定了满足曝光要求的角度公差。结果显示,当MMA在正交方向上的角度调整公差和加工角度公差分别在(±0.04°,±0.06°)、(±0.04°,±0.04°)范围内时,系统曝光得到的特征尺寸误差(CDE)在98.1%的置信概率下小于0.33 nm。     

0.7微米i线投影曝光系统光刻物镜的设计与试制

介绍了微电子专用关键设备０．７μｍｉ线投影曝光系统光刻物镜的主要技术指标，及设计试制中解决的关键单元技术和试制结果。结果表明，数值孔径ＮＡ＝０．４２，光刻工作分辨力０．６μｍ，像场尺寸１４．６ｍｍ×１４．６ｍｍ，畸变＜±０．１μｍ的５倍精缩投影光刻物镜已试制成功。物镜具有双远心和有温度气压控制补偿，在满足高精度成像的同时，又能同时满足暗场同轴对准的特点。     

X射线光刻技术的进展及问题

Ｘ射线光刻是一种能满足下世纪初超大规模集成电路（ＶＬＳＩ）生产的深亚微米图形加工技术。论述了这种光刻技术的发展历史及近年来的主要进展。重点讨论了在Ｘ射线源、接近式曝光和全反射投影曝光等方面取得的成就与存在的问题。展望了这种技术的发展前景     

基于多视方程的高反光物体表面三维形貌测量

双目结构光三维形貌测量技术在测量高反光物体的过程中,左右图像中对应物体表面的不同位置处出现过度曝光的现象,致使对应区域的相位数据无效.首先将投影系统作为反向相机并与双目系统共同组成多视系统,然后对物体表面的每一点进行多视系统匹配,接着通过调制度来判断每一像素对应相位的有效性,舍弃过曝光图像区域的像素以获得双视共线方程,最后由整体多视方程同时实现三维点云重建.该方法能够有效解决坐标系转换、多系统重建结果的数据冗余和融合误差等问题.实验结果表明,所提方法在500 mm×700 mm大小的视场范围内能够很好地对高反光物体进行完整的三维形貌测量.     

电子束曝光技术

近十几年以来,国内外广泛地进行了电子束技术在工业中的应用研究.其中,一部分已经成功地用于实际生产中,例如:电子束蒸发、电子束焊接以及利用扫描电子显微镜观察材料及器件特性等. 随着科学技术的发展,国内外对于电子束技术在微电子器件制造中的应用也相当重视.一些技术比较先进的国家大都已开展了电子束曝光技术的研究试制工作,并已取得成果.下面我们就讨论电子束曝光技术中的一些问题. 所谓电子束曝光就是利用电子加速系统将电子加速,并通过电磁透镜将其聚焦成细束,然后利用电磁场控制该束在工件上扫描以制出所需要的图案.这里我们所指的…     

纳米光刻技术

纳米科学技术将成为新世纪信息时代的核心。纳米量级结构作为研究微观量子世界的重要基础之一,其制作技术是整个纳米技术的核心基础,已成为当前世界科学研究急需解决的问题。文章针对上前的科技发展情况,介绍了几种纳米光刻技术的实现新途径、发展现状和关键问题。详细阐述了波前工程、电子束光刻、离子束光刻、Ｘ射线光刻原子光刻、干涉光刻、极紫外光刻以及１５７光刻的原理和实现难点。作为下一代各种光刻技术,它们都有望实现     

Semiconductor patterning technologies for nano devices

In the era of nano devices, patterning technology encounters many challenges, which arise from not only lithography but also plasma etching. Water-immersion lithography (193 nm) is clearly within sight and many lithography technologies, including extreme ultra-violet (EUV) and other methods, are being developed as the next generation lithography technologies. For nano device etching, introduction of very thin photoresist and more complex device structure requires subtle improvement of etching. Also, the adoption of new materials such as high-k dielectric, metal gate, and phase change materials require more improvement in the view point of profile and selectivity. Finally, since the process window is getting narrower, control and monitoring technologies such as advanced process control (APC) and advanced equipment control (AEC) are strongly required.     

Manufacturing at Nanoscale: Top-Down,Bottom-up and System Engineering

The current nano-technology revolution is facing several major challenges: to manufacture nanodevices below 20 nm, to fabricate three-dimensional complex nano-structures, and to heterogeneously integrate multiple functionalities. To tackle these grand challenges, the Center for Scalable and Integrated NAno-Manufacturing (SINAM), a NSF Nanoscale Science and Engineering Center, set its goal to establish a new manufacturing paradigm that integrates an array of new nano-manufacturing technologies, including the plasmonic imaging lithography and ultramolding imprint lithography aiming toward critical resolution of 1–10 nm and the hybrid top-down and bottom-up technologies to achieve massively parallel integration of heterogeneous nanoscale components into higher-order structures and devices. Furthermore, SINAM will develop system engineering strategies to scale-up the nano-manufacturing technologies. SINAMs integrated research and education platform will shed light to a broad range of potential applications in computing, telecommunication, photonics, biotechnology, health care, and national security.     

New aspects of micromachining and microlithography using 157-nm excimer laser radiation

The use of F₂ excimer laser sources, emitting at 157 nm, constitutes a new promising tool for scientific, industrial and lithography applications. The 157-nm laser emission enables high-resolution processes and the high photon energy offers the unique possiblity of photoionizing molecules in a single step. Therefore a lower fragmentation or thermal loading takes place. The 157-nm radiation will enable fundamental research and development for deep UV (DUV) high-resolution optical microlithography in the manufacturing of integrated circuits. This is the next step from the technology of ArF lasers at 193 nm. Furthermore, benefits are expected for key technologies requiring high-resolution processing and the micromachining of tough materials like Teflon or fused silica for micro-optics fabrication. Such applications require F₂ excimer laser sources with high performance, reliability and efficiency. The world of nanotechnology is just beginning to reveal its potential.     

极紫外光刻离轴照明技术研究

离轴照明技术(OAI)是极紫外光刻技术中提高光刻分辨率的关键技术之一。为了实现考虑掩模阴影效应情况下离轴照明的优化选择,构造了一种新型实现OAI曝光的成像模型。将照射到掩模上的非相干光等效为一系列具有连续入射方向的等强度平行光,基于阿贝成像原理分别对掩模进行成像,最终在像面进行强度叠加实现OAI方式下空间成像的计算;并通过向投影系统函数添加离焦像差项实现不同离焦面上空间成像计算。该模型极大地简化了OAI条件下对掩模阴影效应的计算,提高了成像质量计算效率。结合光刻胶特性及投影曝光系统焦深设计要求,以显影后光刻胶轮廓的侧壁倾角为判据,获得了采用数值孔径为0.32的投影系统实现16 nm线宽黑白线条曝光的最优OAI参数。     

深紫外准分子激光实时曝光剂量控制算法研究

提出了一种面向步进扫描投影光刻机的深紫外准分子激光实时曝光剂量控制算法。通过建立扫描曝光过程的抽象模型并分析准分子激光器单脉冲能量波动特性,提出采用闭环反馈控制进行实时调节,着重研究了抑制单脉冲能量超调和随机波动的有效算法。在一台波长为193 nm、重复频率为4 kHz、单脉冲能量为5 mJ的ArF准分子激光器上进行了实验研究。结果表明,当脉冲个数仅为20时算法控制下的剂量精度即可达0.89%,不但满足亚微米光刻越来越严的剂量要求,而且有助于提高光刻机生产效率和激光器使用效率。     

50 nm分辨力极端紫外光刻物镜光学性能研究

极端紫外光刻 (EUVL)作为实现 10 0～ 32nm特征尺寸微细加工的优选技术 ,其光刻物镜的光学性能是实现高分辨图形制作的关键。利用光学设计软件CODEV对 6枚非球面反射镜构成的光刻物镜设计和光学性能分析 ,其分辨力可以实现 5 0nm ,曝光面积为 2 6mm× 1mm。结果表明 ,光学性能对曝光场点的依赖关系。在全曝光场中进行了光学性能分析 ,其最大畸变为 3.77nm ,最大波面差为 0 .0 31λ(均方根值 ) ,该缩小投影物镜完全可以满足下一代极端紫外光刻机的性能要求     

Polarization-selective subwavelength grating used with 193 nm light

Hyper-NA ArF (193 nm) immersion lithography is one of the most potential technologies to achieve 32 nm critical dimension node. At the corresponding large angles in the photoresist, control of polarization becomes necessary. A polarization beam splitter (PBS) based on a subwavelength dielectric grating has been designed for use with 193 nm light. The polarization-selective property of such grating is explained by the mechanism of mode interference. The designed grating working as a 1 × 2 beam splitter can transmit TM wave (∼ 90%) to the zeroth order with extinction ratio of 753, and it diffracts TE wave (∼ 80%) to the −1st order with extinction ratio of 300.