向32 nm迈进的光刻技术

概述了用于45nm节点的各种光刻技术发展现状及技术路线,结合国际半导体技术发展指南(ITRS)和各公司最新宣布的研究成果,探讨了各种光刻技术用于32nm节点的可能性。     

光源掩模协同优化的原理与应用

当半导体技术节点缩小至14 nm及以下时,光刻技术也逐渐接近了其物理极限.光源掩模协同优化(SMO)作为一种新型的分辨率增强技术,能够显著提升极限尺寸下半导体光刻的重叠工艺窗口,有效延伸当前常规光刻技术的生存周期.综述了SMO这一技术,分析了SMO的原理,介绍了该技术的发展和在半导体制造工艺中的应用,重点探讨了其在先进光刻节点研发中的应用,并对其挑战和发展趋势进行了展望,认为SMO不仅是193 nm浸润式光刻技术的重要组成部分,也将是EUV光刻中必不可少的一种技术.     

激光等离子体极紫外光刻光源

研究并讨论了下一代光刻的核心技术之一—激光等离子体极紫外光刻光源。简要介绍了欧美和日本等国极紫外光刻技术的发展概况,分析了新兴的下一代13.5 nm极紫外光刻光源的现状,特别讨论了国内外激光等离子体极紫外光刻光源的现状,指出目前其存在的主要问题是如何提高光源的转化效率和减少光源的碎屑。文中同时概述了6.x nm（6.5～6.7 nm）极紫外光刻光源的最新研究工作。最后,介绍了作者所在研究小组近年来在极紫外光源和极紫外光刻掩模缺陷检测方面开展的研究工作。     

极紫外光刻真空工件台技术研究

在极紫外光刻系统中,真空工件台的运行精度、速度、加速度以及动态定位和扫描同步性能是影响整机成像质量、套刻精度和产率的重要因素。结合极紫外光刻机的工作原理和发展现状,论述了极紫外光刻机真空工件台系统的特征、组成及其关键技术。     

极紫外光刻系统物镜光学元件的支撑与分析

介绍了极紫外光刻系统物镜光学元件的支撑原理和支撑要求,分析了符合运动学支撑要求的物镜支撑结构和面形检测用支撑结构;针对支撑结构性能和支撑方案中关键问题进行了深入研究,并提出了相应的解决方案。最后建立了支撑结构的有限元模型,并在此基础上进行了重力场中的镜体变形分析和温度场作用下系统的热变形分析。分析结果表明,检测用支撑与实际用支撑两种结构在重力环境下支撑出的元件面形基本相同,面形相差0.0026nm(RMS);温控范围为0.05℃时,由机械结构热变形引起的镜体面形变化在0.001nm(RMS)量级。研究结果表明,运动学物镜元件支撑结构能够满足极紫外光刻系统对于物镜机械支撑结构的要求。     

EUV掩模版在曝光过程中的热变形

极紫外光刻(EUVL)技术是实现45 nm特征尺寸的候选技术之一,产业化设备要求300 mm硅片的产率大于每小时80片(80 wafer/h),此时入射到掩模版上的极紫外光功率密度很高,掩模版上的吸收层和Mo/Si多层膜将分别吸收100%和35%的入射光能量,从而导致其热变形,引起光刻性能下降,因此必须分析和控制掩模热变形。利用有限元方法分析掩模版在不同功率密度下的热变形,结果表明,抗蚀剂灵敏度为7 mJ/cm2和5 mJ/cm2时,入射到掩模版上的光功率密度分别为259.24 W/cm2和184.38 W/cm2,掩模版图形区域x-y平面内最大变形分别为1.11 nm和0.71 nm,z方向最大变形分别为0.26 nm和0.19 nm。     

CO2,O2,CF4液体微滴喷射靶激光等离子体光源光谱

基于软X射线辐射计量和极紫外投影光刻(EUVL)应用,研制了一台使用纳秒激光器的液体微滴喷射靶激光等离子体(LPP)极紫外光源。该光源由一个可连续控温的不锈钢电磁喷气阀门、YAG激光器和能同步控制喷气阀门和激光器的脉冲发生器组成。使用液氮作致冷剂,控温范围77～473 K。对于足够高的背景气压和低的阀门温度,当气体经过阀门脉冲式地喷入真空靶室内时,气体经过气-液相变碎裂成大量的液体微滴形成液体微滴喷射靶。首先,依据非相对论量子力学理论,使用原子光谱分析常用的Cowan程序,计算了O2,CO2和CF4等几种液体在1011～1012W.cm-2激光功率密度下可能相应产生的O4 ,O5 ,O6 ,O7 ,F5 ,F6 和F7 离子的电偶极辐射跃迁波长和跃迁概率。其次,在激光焦点功率密度为8×1011W.cm-2时,测量了CO2,O2,CF4液体微滴喷射靶在6～20 nm波段的光谱。理论计算结果与实验结果相比较,得出了所测量谱线的电偶极辐射跃迁波长和跃迁概率以及跃迁能级所应归属的组态和光谱项。     

Adhesion force change on multilayer EUVL mask due to laser induced plasma shock wave

Change in adhesion force between a borosilicate glass microsphere and 40 Al₂O₃/TaN/Ru/MoSi pairs on a silicon wafer used as a multilayer extreme ultraviolet lithography mask stack were characterized by force-distance spectroscopy after cleaning Al₂O₃ layers using a laser induced plasma (LIP) shock wave. The adhesion force of the Al₂O₃ surface decreased at a higher laser energy and a lower gap distance above a threshold gap distance without changes in surface roughness. Frictional electrostatic repulsion, triboelectricity, was identified as the cause of lower adhesion forces on Al₂O₃ surface due to the high velocity and pressure of the LIP shock waves. The adhesion force decreased by increasing the number of exposures of LIP shock waves to the substrate.     

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。     

Development of coherent scatterometry microscope

A new mask inspection system for EUVL is being developed. The resolution of previously developed actinic inspection systems, which employ FZP or Schwarzschild optics, is limited to 60 nm. This prompted us to develop a new unorthodox mask inspection system: a lensless microscope with a coherent light source. This system can detect defects only a few nanometers wide, and it enables CD measurements with a 3σ accuracy of 0.32 nm.