第40卷 第3期2006年3月
西 安 交 通 大 学 学 报
J OU RNAL O F XI′AN J IAO TON G U N IV ERSIT Y
Vol.40 №3
Mar.2006纳米压印光刻中的多步定位研究
刘红忠,丁玉成,卢秉恒,王 莉,邱志惠
(西安交通大学机械制造系统工程国家重点实验室,710049,西安)
摘要:在步进重复式压印光刻中,为了避免承片台支撑绞链结构间隙及微观姿态调整往返运动导致的表面材料不规则形变,建立了单调、无振荡、多步逼近目标位置的宏微两级驱动系统,并提出了径向基函数Ο比例、积分、微分(RB F2PID)及单调位置控制算法.控制结果证明,使用具有强鲁棒性的RB F2PID非线性控制模式,使得驱动过程呈现无超调、无振荡的单调过程,因此避免了由于系统微观振荡调节而引入的间隙误差和材料表面形变误差.此控制方式可使步进重复式压印系统的定位精度在满足100mm行程驱动的前提下,达到小于10nm的定位技术指标.
关键词:纳米压印光刻;多步定位;非线性控制
中图分类号:T H112;T H11311 文献标识码:A 文章编号:0253Ο987X(2006)03Ο0261Ο04 R esearch on Multi2Step Positioning for N ano Imprint Lithography
Liu Hongzhong,Ding Yucheng,L u Bingheng,Wang Li,Qiu Zhihui (State Key Laboratory for Manufacturing Systems Engineering,Xi′an Jiaotong University,Xi′an710049,China)
Abstract:In multi2step imprinting lit hograp hy p rocess,t he gap existing in t he hinges of t he stage st ruct ure and t he random motio n during t he stage positio n adjust ment usually lead to errors quite different fro m ones in t he t raditional precision po sitioning.To avoid t hese nonlinear errors,a ra2 dial basis f unctionΟp roportional integral differential(RB F2PID)and monotony position cont rolling algorit hm is int roduced,which enables t he motion locus to appear monotone,non2oscillatory and multi2step app roaching,and t he random errors f rom single direction driving mode and t he back2 lash errors by pre2loading control are eliminated completely.The experimental result s wit hin mo2 tion range of100mm confirm t hat t his nonlinearity compensation is very effective to improve t he po sitioning accuracy up to10nm during t he multi2step imp rinting process.
K eyw ords:nano imprint lit hograp hy;multi2step positioning;nonlinearity cont rol
由于传统光学光刻存在着严重的衍射现象[1,2],因此当曝光特征尺寸小于100nm后,会大大降低曝光分辨率.近年来,提出的压印光刻、软压印光刻、接触式压印光刻和毛吸填充式压印光刻等非光学光刻方式,比投影、X射线、离子束及无掩模电子束光刻等先进技术具有更为广泛的应用前景[3Ο6],其复型的最小特征尺寸可达6nm[7Ο9].为此,纳米级定位及驱动将是实现上述目标的关键技术之一,也是压印光刻套刻对准的前提条件.如Sakuta 等[10]、Lee和K im等[11]在双伺服运动控制结构中都做了深入研究,解决了大行程高精度驱动模式及驱动过程中由摩擦而产生的误差.但是,在驱动过程中,由驱动间隙、振荡调整位姿及材料表面形变而带来的非线性误差还没有得到较好的抑制.由于压印光刻基本结构的不同,其驱动要求也不相同,因此对应的控制模式应该有所区别.针对步进重复式压印光刻机本身的结构特性,本文将对宏微两级驱动结构模式、柔性绞链机构及单调无振荡多步逼近控制
收稿日期:2005Ο07Ο11. 作者简介:刘红忠(1971～),男,博士后;丁玉成(联系人),男,教授,博士生导师. 基金项目:国家自然科学基金资助项目(50505037);国家重点基础研究发展计划资助项目(2003CB716203);中国博士后科学基金资助项目(2005037242).
模式做详细的论述,其目的在于消除压印光刻高精
度驱动过程中产生的非线性误差,使系统能够达到纳米级定位精度的要求.
1 压印系统的结构分析及模型建立
本文研究的压印光刻实验原型机如图1所示,系统由加载微驱动器及固化光源、压印模具、微驱动器(PZT )、承片台、柔性支撑、宏驱动器和激光干涉仪(德国SISO ,分辨率为1124nm )等7个部分组成.其中,宏驱动的行程可达150mm ,重复定位精度为1μm ;微驱动的行程为30μm ,定位精度可达1nm.宏微两级的组合似乎已经可以实现大行程驱动及纳米级定位精度,但在实际驱动过程中远非这样简单.例如,,机构间隙所产生的误差将可能达到微米数量级,完全会吞噬系统的精度.针对机构误差问题,宏微两级驱动采用无摩擦的柔性绞链连接结构,即承片台采用三根柔性绞链支撑.为了优化控制模式,必须先建立机构的动力学模型[12](见图2)
.
图1
分步式压印光刻的系统结构
h :铰链外轮廓圆弧半径;R :铰链颈部宽度
图2 承片台的柔性绞链连接结构
结构的抗弯刚度[13]为
k B =(Eh 7/2)/(20R 1/2
)
(1)
式中:E 为杨氏模量.由于承片台在水平面上做三自
由度(x Οy Ο
θ)运动,因此采用3个微驱动器(PZT ),使承片台的整体运动可以被解耦分解为3个微驱动器的直线运动,且承片台在微位移调节过程中产生
的弹性能量可分解为3根柔性绞链的总弹性能量
U =
∑
n
i =1
12k B d 2
L 2
(2)
式中:L 为宏微两级连接的有效长度;n 为绞链数量;d 为输出位移量.经过推导,得到系统的运动方程为
m
+n m h l 2
/L
2
d ″+λd d =0(3)
式中:m 为承片台的质量;m h 为柔性绞链的质量;l
为柔性绞链的长度;λd 为柔性绞链的静态刚度,即
λd =ΔU
d Δd
=∑
n i =1
k B
L
2(4)
对式(3)进一步推导得到系统的固有频率
ωn =λd /(m +n m h l 2)/L
21/2
(5)
整个系统的动力学模型为
k A d p =m d ¨
+μd ?+(k A +k B )d
(6)式中:μ为系统阻尼系数;d p 为输入位移量.进一步推导得到系统的传递函数
G (s )=k
ω2n /(s 2+2ξωn s +ω2n )(7)ξ=μ/2m ωn
式中:
ξ为阻尼比.在建立系统动力学模型的基础上,下面将实现对控制策略的优化.
2 控制过程误差分析
由于比例、积分、微分(PID )控制器简单、成熟,因此本系统采用PID 控制方式,系统的运动方式为步进重复式,运动的基本形式为往复运动.
图3为承片台在驱动过程中的方波(行程D =10μm )响应结果.从图中可以看出,没有经过优化的简单PID 控制过程存在着正负两向超调及微观振荡调节,超调量达到3μm ,振荡调节过程误差在1μm 左右.具备1nm 定位精度的PZT 驱动器出现了1μm 左右定位误差的原因是在整个定位过程中出现了超调和振荡.超调将引入机构的间隙误差,如宏驱动的辊轴丝杠间隙、柔性绞链与承片台连接处的微间隙等.振荡过程的随机性使得间隙误差的方向随机,这种控制结果不仅使系统达不到纳米级定位精度,而且因为误差的随机性而难以实现对系统采取的补偿措施.可见,尽管系统在结构上已经做了优化处理,但是不经过优化的简单PID 控制也难以实现系统纳米级的定位目标. 如图4所示,当D =1μm 时,图中的三步驱动应该达到3μm 的目标,但实际只达到212μm 左右;当d 为1μm 时,承片台回归位置不仅达不到3μm 行程,甚至比正向位移量还小.产生这一非线
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(a )行程响应全过程(D =10μm
)
(b )
对超调过程的放大
图3 简单PID
控制的方波响应
图4 微驱动过程中承片台材料表面的形变误差
性误差的原因是当PZT 伸长时,载荷作用点落在承片台侧面,使得接触表面发生微观形变,导致驱动量不能达到目标,当PZT 收缩返回时,材料表面的形变有可能恢复不彻底,所以控制模式的建立必须要考虑到此类非线性误差的消除.
3 宏微两级优化控制模式
根据控制过程的误差分析结果,承片台的运动控制过程必须克服超调、振荡,所以在运动起始点必须采取措施来避免材料表面的形变误差.由于宏驱动完成的是系统驱动目标的主要行程,所以宏驱动过程中不能存在超调和振荡,否则所累积的误差在
系统微驱动过程中将无法得到补偿.根据无超调和
无振荡的原则,系统宏驱动采用的RB F 2PID 控制模式[13]如图5所示
.
r (t ):控制器输入;e :表征化偏差(0～1);k p 、k i 、k d :比例、积分、
微分控制参数;u :PID 控制器的输出;y (t ):控制器输出
图5 RBF 2PID 控制模式
为了防止控制器输出出现饱和现象,模糊控制器将偏差信号模糊化和标准化,即
E =
5sgn (e )|e/r |≥0180
4sgn (e )|e/r |≥01503sgn (e )|e/r |≥01302sgn (e )|e/r |
≥0110
1sgn (e )
|e/r |≥01030
|e/r |≥0103
(8)
同时Sigmoid 函数被用于径向基函数(RB F )神经网
络以解释模糊规则,并控制PID 的3个控制参数(k p ,k i ,k d ),其控制输出为
u (k )=u (k -1)+k p (e (k )-e (k -1))+k i e (k )+k d (e (k )-2e (k -1)+e (k -2))(9)
Δk p =-η5E 5k p ;Δk i =-η5E
5k i
Δk d =-η5E
5k d
(10)
式中:
η为自学习速度.通过自学习和自调整,将建立起具有强非线性控制能力的优化PID 控制器,它
可以在承片台运动驱动过程中实现PID 3个控制参数的强制调整,使得u (k )更适合系统的驱动要求,从而实现控制过程的高速、无振荡、无超调的多步逼近驱动方式.
如图6所示,由激光干涉仪测量控制器对承片台无法运动的控制结果,其中500μm 行程驱动的响应时间仅为15ms ,而20mm 行程驱动的响应时间为31ms .与图3相比,控制过程在保证高速驱动的前提下,没有产生超调和振荡,整个控制是一个非线性过程且具有强鲁棒性.
由于宏驱动的定位精度只能达到微米级,因此宏微两级的切换是非常必要的.宏微两级控制的模式为:由宏驱动完成主要行程,将剩余10～20μm 的行程留给微驱动来完成,且微驱动过程采用多步
3
62 第3期 刘红忠,等:纳米压印光刻中的多步定位研究
(a )D =500μ
m
(b )D =20
mm
图6 RBF 2PID 的控制结果
逼近方式,从而严格杜绝了驱动过程中出现的超调和振荡现象.因此,整个驱动过程将呈现为单调性,且定位误差始终为负或正.另外,由于驱动过程的单调性,在驱动过程的开始点就采取PZT 预加载控制,从而在开始阶段就消除了驱动接触点上材料表面的形变误差.如图7所示,在50μm 行程的驱动过程中,宏驱动完成了45μm 的驱动量,而微驱动完成了5μm 的驱动量,定位精度均小于7nm ,整个驱动定位时间约为110ms 左右.在100mm 行程的驱动过程中,宏驱动完成了99198mm 的驱动量,微驱动则完成了20μm 的驱动量,定位精度均小于8nm
,
(a )D =50μ
m
(b )D =50μm
的局部放大
(c )D =100
mm
(d )D =100mm 的局部放大
图7 宏微两级的控制结果
整个驱动定位时间约为550ms 左右.
单调、多步和无超调控制模式的优点在于控制
过程不再受驱动行程的限制,并通过宏微切换控制来保证系统整体定位精度的稳定性.
4 结 论
本文针对步进重复式压印光刻驱动过程存在的各种非线性误差,通过对系统结构的优化,采用柔性绞链结构,使系统消除了由于摩擦而带来的误差.本文通过对控制策略的优化,使用具有强鲁棒性的RB F 2PID 非线性控制模式,使得驱动过程呈现无超调、无振荡的单调过程,因此避免了由于系统微观振荡调节而引入的间隙误差和材料表面形变误差.最终,系统在满足100mm 行程驱动目标的前提下,定位精度能够达到小于10nm 的技术指标.参考文献:
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(下转第269页)
462西 安 交 通 大 学 学 报 第40卷
分析表明,该结构的流道分布均匀,比表面较大,但内部流场分布不如按照能量守恒设计的骨微管结构合理.
(4)设计人工骨时应优先考虑体外培养的流场条件,即保证微管内的细胞分布和培养液流速的分布均匀,并在此基础上考虑流道要分布均匀、比表面积应尽可能地大.
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第3期 徐尚龙,等:自然骨微管的三维仿生重建及两相流分析
半导体光刻技术及设备的发展趋势 姚达1,刘欣2,岳世忠3 (11中国电子科技集团公司第四十七研究所,沈阳110032;21中国人民解放军91550部队,辽宁大连116000;31北京大学软件与微电子学研究院,北京100871) 摘要:随着芯片集成度的不断提高、器件尺寸的不断缩小,光刻技术和光刻设备发生着显著变化。通过对目前国内外光刻设备生产厂商对下一代光刻技术的开发及目前已经应用到先进生产线上的光刻技术及设备进行了对比研究,对光刻技术和光刻设备的发展趋势进行了介绍,并对我国今后半导体光刻技术及设备的发展提出了合理化建议。 关键词:光刻;光刻机;分辨率;掩模;焦深;曝光 中图分类号:T N30517 文献标识码:A 文章编号:10032353X(2008)0320193204 Trends of Lithography Technology&Equipments for Semiconductor F abrication Y ao Da1,Liu X in2,Y ue Shizhong3 (11The47th Research Institute,CETC,Shenyang110032,China;21Unit91550,P LA,Dalian116000,China; 31School o f So ftware and Microelectronics,Peking Univer sity,Beijing100871,China) Abstract:Lithography technology and equipments are in a significant im provement with high chip integration and the device size scaling down.The development trends of lithography and equipments for semiconductor fabrication are discussed through the current requirements for next generation lithography technology of lithography equipment manu factμrers domestic and abroad,and by com paring the lithography technology and equipments applied to advanced production line,and reas onable proposal development trend is given. K ey w ords:lithography;mask aligner;res olution;mask;depth of focus(DOF);exposure EEACC:2550G 0 引言 光刻技术从诞生以来,在半导体加工制造行业中,作为图形转移技术而广为应用。随着芯片集成度的不断提高、器件尺寸的不断缩小以及器件功能的不断提高,作为半导体加工技术中最为关键的光刻技术和光刻工艺设备,必将发生显著的变化。光刻工艺中通常所使用的光源是由水银蒸汽发射的紫外光,波长为366、405、436nm[1]。目前为了提高曝光分辨率,降低所使用的曝光光源也是光刻技术和设备发展的一个趋势。光刻机的主要构成包括曝光光源、光学系统、电系统、机械系统和控制系统组成。其中光学系统是光刻机的核心。光刻机的曝光方式一般根据掩模版和晶圆的距离大致分为三种方式:接触式、接近式和投影式[2]。 1 推动光刻技术和设备发展的动力经济利益是Si片直径由200mm向300mm转移的主要因素。300mm的Si片出片率是200mm的215倍。300mm工厂的投资为15～30亿美元,其中约75%的资金用于设备投资,因此用户要求设备能向下延伸3～4代。300mm片径是从180nm技术节点 趋势与展望 Outlook and Future
摘要 半导体加工几十年里一直采用光学光刻技术实现图形转移,最先进的浸润式光学光刻在45 nm节点已经形成产能,然而,由于光学光刻技术固有的限制,已难以满足半导体产业继续沿着摩尔定律快速发展。在下一代图形转移技术中,电子束直写、X射线曝光和纳米压印技术占有重要地位。其中纳米压印技术具有产量高、成本低和工艺简单的优点,是纳米尺寸电子器件的重要制作技术。介绍了传统纳米压印技术以及纳米压印技术的新进展,如热塑纳米压印技术、紫外固化纳米压印技术、微接触纳米压印技术等。 关键词:纳米压印；气压辅助压印；激光辅助压印；滚轴式压印 Abtract Transfer of graphics is achived by oplical lithography for several decades in semiconductorprocess. The prodution capacity of 45 nm node has been formed. But now semiconductor industry is difficult to be developed according toMoore law because of the inherent limitations of oplical lithograhy. Nowelectron - beam directwriting, X - ray exposure and nanoimprint technology are the main technologies fornext generation graphics transfer technology. Nanoimprint technology has the advantages of high yield, lowcost and simple process. Introduce the traditional nanoimprint technology and its development, includinghot embossing lithography technology, ultraviloet nanoimprint,micro - contact nanoimprint. Key words:Nanoimprint lithography；Pressure-assisted nanoimprint；Laser-assisted nanoimprint；Roller-type nanoimprint - i -
为提高成品率改善光刻工艺的一些方法 作者：伍强詹思诚华虹 NEC 电子有限公司 引言 当最小线宽(Critical Dimension, CD) 和对准精度的变化大到一定程度，成品率将受到影响。在前道(Front-End-of-the-Line, FEOL)，诸如绝缘层和门电路层，最小线宽的变化会影响到晶体管的电学特征，如关闭电流Ioff 和漏极饱和电流Idsat。对0.13微米及以下，由于短通道效应(Short Channel Effect) 变得明显，阈值电压Vt也会随线宽的变化而波动。如果门电路层的线宽偏小，关闭电流会明显变大，使芯片功耗大幅度增加，甚至出故障。对准精度的不高会让漏电流显著增加。在后道(Back-End-of-the-Line, BEOL)，不完美的最小线宽和对准精度的控制会导致接触电阻的升高或者其他可能的工艺问题，如金属线的腐蚀。所以，对如何针对日益缩小的制造线宽在成本允许下提升光刻工艺对最小线宽和对准精度的控制是至关重要的。从180 纳米产品开始，光学近距效应变得显著，其表现在明显的二维效应，如，线端缩短(Line End Shortening)和方角钝化(Corner Rounding)。除了二维的效应之外，在一维，线宽随空间周期的变化会变得对部分相干性(Partial Coherence) 敏感。尽管在0.18 微米，基于一些简单规则的光学近距修正和一些曝光条件的优化已经可以满足对线宽的控制要求，在0.13 微米，更加复杂的基于模型的光学近距修正变的不可缺少。 除了对线宽的控制以外，很多0.18 微米及以下的芯片设计对对准精度的要求也越来越严。不超过60 纳米的对准精度对绝大多数光刻机来讲是轻而易举的。但是40 到50 纳米的对准精度就显得困难许多，而且还有可能受某些工艺，如化学机械抛光 (Chemical-Mechanical Polishing, CMP) 的影响。20 到30 纳米的对准精度将是几乎所有光刻机能达到的极限。在这样紧的规格下，成功的对准将依赖于对准记号的质量. 先进光刻工艺中对线宽的控制 化学增幅光刻胶(Chemically Amplified Resist, CAR) 的使用改变了光刻学。化学增幅，或利用光致酸进行催化反应的引入不仅实现了更好的成像形貌和反应对比度，而且还提高了胶的灵敏度和机器产能[1]。但是尽管这样的扩散可以改善对焦深度(Depth of Focus, DOF) 和图形边缘的粗糙程度，实现这种催化反应所需要的在曝光后的烘烤（俗称后烘）(Post Exposure Bake, PEB)过程中的酸的随机扩散会损伤成像对比度[2]。在0.13 微米及以下工艺，传统上的黑白(Binary)，或者铬-玻璃(Chrome-on-Glass, COG) 掩膜板已经不能满足对门电路的线宽控制要求。透射减幅的相移掩膜板(Attenuated Phase Shifting Mask, Att-PSM) 成为130 纳米和90 纳米工艺的标准配置。在65 纳米节点，甚至透射减幅的相移掩膜板也不能给门电路产生足够的成像对比度。在这种情况下，对160 纳米至200 纳米的空间周期，只有使用193 纳米浸没(Immersion) 光刻技术或者交替相移掩膜板(Alternating Phase Shifting Mask, Alt-PSM) 才能满足对门电路最小线宽控制的
光刻技术及其应用的状况和未来发展 光刻技术及其应用的状况和未来发展1 引言 光刻技术作为半导体及其相关产业发展和进步的关键技术之一，一方面在过去的几十年中发挥了重大作用；另一方面，随着光刻技术在应用中技术问题的增多、用户对应用本身需求的提高和光刻技术进步滞后于其他技术的进步凸显等等，寻找解决技术障碍的新方案、寻找COO更加低的技术和找到下一俩代可行的技术路径，去支持产业的进步也显得非常紧迫，备受人们的关注。就像ITRS对未来技术路径的修订一样，上世纪基本上3～5年修正一次，而进入本世纪后，基本上每年都有修正和新的版本出现，这充分说明了光刻技术的重要性和对产业进步的影响。如图1所示，是基于2005年ITRS对未来几种可能光刻技术方案的预测。也正是基于这一点，新一轮技术和市场的竞争正在如火如荼的展开，大量的研发和开发资金投入到了这场竞赛中。因此，正确把握光刻技术发展的主流十分重要，不仅可以节省时间和金钱，同时可以缩短和用户使用之间的周期、缩短开发投入的回报时间，因为光刻技术开发的投入比较庞大。 2 光刻技术的纷争及其应用状况 众说周知，电子产业发展的主流和不可阻挡的趋势是"轻、薄、短、小"，这给光刻技术提出的技术方向是不断提高其分辨率，即提高可以完成转印图形或者加工图形的最小间距或者宽度，以满足产业发展的需求；另一方面，光刻工艺在整个工艺过程中的多次性使得光刻技术的稳定性、可靠性和工艺成品率对产品的质量、良率和成本有着重要的影响，这也要求光刻技术在满足技术需求的前提下，具有较低的COO和COC。因此，光刻技术的纷争主要是厂家可以提供给用户什么样分辨率和产能的设备及其相关的技术。 以Photons为光源的光刻技术 2.1 以Photons为光源的光刻技术 在光刻技术的研究和开发中，以光子为基础的光刻技术种类很多，但产业化前景较好的主要是紫外(UV)光刻技术、深紫外(DUV)光刻技术、极紫外(EUV)光刻技术和X射线(X-ray)光刻技术。不但取得了很大成就，而且是目前产业中使用最多的技术，特别是前两种技术，在半导体工业的进步中，起到了重要作用。 紫外光刻技术是以高压和超高压汞(Hg)或者汞-氙(Hg-Xe)弧灯在近紫外(350～450nm)的3条光强很强的光谱(g、h、i线)线，特别是波长为365nm的i线为光源，配合使用像离轴照明技术(OAI)、移相掩模技术(PSM)、光学接近矫正技术(OPC)等等，可为0.35～0.25μm的大生产提供成熟的技术支持和设备保障，在目前任何一家FAB中，此类设备和技术会占整个光刻技术至少50％的份额；同时，还覆盖了低端和特殊领域对光刻技术的要求。光学系统的结构方面，有全反射式(Catoptrics)投影光学系统、折反射式(Catadioptrics)系统和折射式(Dioptrics)系统等，如图2所示。主要供应商是众所周知的ASML、NIKON、CANON、ULTRATECH 和SUSS MICROTECH等等。系统的类型方面，ASML以提供前工程的l:4步进扫描系统为主，分辨率覆盖0.5～0.25μm：NIKON以提供前工程的1：5步进重复系统和LCD的1：1步进重复系统为主，分辨率覆盖0.8～0.35μm和2～0.8μm；CANON以提供前工程的1：4步进重复系统和LCD的1：1步进重复系统为主，分辨率也覆盖0.8～0.35μm和1～0.8μm；ULTRATECH以提供低端前工程的1：5步进重复系统和特殊用途(先进封装／MEMS／，薄膜磁头等等)的1：1步进重复系统为主；而SUSS MICTOTECH以提供低端前工程的l：1接触／接近式系统和特殊用途(先进封装／MEMS／HDI等等)的1：1接触／接近式系为主。另外，在这个领域的系统供应商还有USHlO、TAMARACK和EV Group等。 深紫外技术
毕业设计（论文）报告题目光刻工艺的研究 系别尚德光伏学院 专业微电子技术（液晶显示技术与应用） 班级0902 学生姓名赵俊 学号090425 指导教师丁兰 2012年4月
光刻工艺的研究 摘要：光刻工艺是半导体制造中最为重要的工艺步骤之一。最重要的光刻工艺是在晶圆便面建立图形复制到硅片上，为下一步进行刻蚀或者离子注入工序做好准备。最后的步骤则是光刻胶的显影到最终检验。本文主要介绍了传统光刻技术和高级光刻工艺。开始介绍了光刻工艺的概述，以及光刻蚀工艺的概况。系统介绍了关于光刻蚀和光刻胶的内容，包括光刻胶的组成及正负胶的比较。然后以传统的十步法分类解析其内容，系统的介绍了这十步流程，然后介绍了光刻质量的分析方法。最后为了展望未来光刻工艺的前景，本文又介绍了高级光刻工艺技术，先是提出集成电路中存在的问题，然后介绍了两种新型的光刻工艺技术，进一步深化我们对于光刻工艺的新技术、新工艺的认识。 关键词：光刻胶、曝光、最终检验、前景
Semiconductor Lithography Technology Abstract：Lithography is one of the most important process in semiconductor manufacturing steps.Photolithography process is the most important established copy the graphic to the silicon wafer surface,ready for etching or ion implantation process to be done https://www.doczj.com/doc/307180648.html,st step is photoresist developer to the ultimate test.This article primarily describes traditional lithography and advanced Photolithography process. Start the overview of lithography,etching and lithography profiles.Corrosion system introduced on the lithography and photoresists,including composition of the photoresist and positive and negative comparison of rubber.And then the traditional ten-step classification analysis of their content,describes the ten steps of system processes and describes quality analysis method of lithography.Finally in order to look to the future prospects of lithography,this article also describes advanced lithography technology,first raised problems in the integrated circuit,and then introduced the two new lithography technology,further deepening our awareness of new technology and new process of Photolithography process. Key Words:Photoresist、Exposure、Final testing、Prospects
光刻技术新进展 刘泽文李志坚 一、引言 目前，集成电路已经从60年代的每个芯片上仅几十个器件发展到现在的每个芯片上可包含约10亿个器件，其增长过程遵从一个我们称之为摩尔定律的规律，即集成度每3年提高4倍。这一增长速度不仅导致了半导体市场在过去30年中以平均每年约15%的速度增长，而且对现代经济、国防和社会也产生了巨大的影响。集成电路之所以能飞速发展，光刻技术的支持起到了极为关键的作用。因为它直接决定了单个器件的物理尺寸。每个新一代集成电路的出现，总是以光刻所获得的线宽为主要技术标志。光刻技术的不断发展从三个方面为集成电路技术的进步提供了保证：其一是大面积均匀曝光，在同一块硅片上同时作出大量器件和芯片，保证了批量化的生产水平；其二是图形线宽不断缩小，使用权集成度不断提高，生产成本持续下降；其三，由于线宽的缩小，器件的运行速度越来越快，使用权集成电路的性能不断提高。随着集成度的提高，光刻技术所面临的困难也越来越多。 二、当前光刻技术的主要研究领域及进展 1999年初,0.18微米工艺的深紫外线(DUV)光刻机已相继投放市场,用于 1G位DRAM生产。根据当前的技术发展情况，光学光刻用于2003年前后的0.13微米将没有问题。而在2006年用到的0.1微米特征线宽则有可能是光学光刻的一个技术极限，被称为0.1微米难关。如何在光源、材料、物理方法等方面取得突破，攻克这一难关并为0.07，0.05微米工艺开辟道路是光刻技术和相应基础研究领域的共同课题。
在0.1微米之后用于替代光学光刻的所谓下一代光刻技术（ＮＧＬ）主要有极紫外、Ｘ射线、电子束的离子束光刻。由于光学光刻的不断突破，它们一直处于"候选者"的地位，并形成竞争态势。这些技术能否在生产中取得应用，取决于它们的技术成熟程度、设备成本、生产效率等。下面我们就各种光刻技术进展情况作进一步介绍。 1．光学光刻 光学光刻是通过光学系统以投影方法将掩模上的大规模集成电路器件的结 构图形"刻"在涂有光刻胶的硅片上，限制光刻所能获得的最小特征尺寸直接与光刻系统所能获得的分辨率直接相关，而减小光源的波长是提高分辨率的最有效途径。因此，开发新型短波长光源光刻机一直是国际上的研究热点。目前，商品化光刻机的光源波长已经从过去的汞灯光源紫外光波段进入到深紫外波段（DUV），如用于0.25微米技术的KrF准分子激光（波长为248纳米）和用于0.18微米技术的ArF准分子激光(波长为193纳米)。 除此之外，利用光的干涉特性，采用各种波前技术优化工艺参数也是提高光刻分辨率的重要手段。这些技术是运用电磁理论结合光刻实际对曝光成像进行深入的分析所取得的突破。其中有移相掩膜、离轴照明技术、邻近效应校正等。运用这些技术，可在目前的技术水平上获得更高分辨率的光刻图形。如1999年初Canon公司推出的FPA-1000ASI扫描步进机，该机的光源为193纳米ArF，通过采用波前技术，可在300毫米硅片上实现0.13微米光刻线宽。 光刻技术包括光刻机、掩模、光刻胶等一系列技术，涉及光、机、电、物理、化学、材料等多个研究领域。目前科学家正在探索更短波长的F2激光（波长为157纳米）光刻技术。由于大量的光吸收，获得用于光刻系统的新型光学及掩模衬底材料是该波段技术的主要困 难。
纳米压印技术 李学明 摘要：纳米压印技术突破了传统光刻在特征尺寸减小过程中的难题，具有分辨率高、低成本、高产率的特点。自1995年提出以来，纳米压印已经经过了14年的发展，演变出了多种压印技术，广泛应用于半导体制造、mems、生物芯片、生物医学等领域。被誉为十大改变人类的技术之一。 关键词：纳米压印纳米技术微米纳米加工技术 Overview of Nanoimprint Lithography Technology Li Xueming Abstract: Nanoimprint lithography is a low cost and high throughput mass manufacturing technology with sub-10nm resolution, while many other technologies suffer serious drawbacks. It has been 14 years since Stephen Y Chou released this idea in 1995. There are lots of technologies derived from imprint lithography, and are popular in semiconductor manufacturing, mems, biomchip, biomedicine field. Nanoimprint has been high praised as one of the ten emerging technologies that will change the world. 压印这门古老的技术，从几千年前就为我们的生活带来了便利。古代帝王的玉玺、四大发明的活体印刷，甚至是我们的中秋美食月饼，都是压印技术的完美应用。硅器时代，同样是压印技术，也正为微电子行业带来了新的惊喜。 在半导体技术的发展过程中，器件的特征尺寸越来越小，光刻也变得越发复杂，而这也导致了下一代光刻(NGL, next generation lithography）的成本不断增加。要继续追求特征尺寸的缩小，就需要光刻中曝光波长的减小，而涉及到曝光波长的变化，就需要光刻工具的更替，这种更替需要的花费极其昂贵，对于许多公司来说都是望而止步。因此，许多研究机构都在努力寻找可替代的光刻技术。1995年，华裔科学家周郁（Stephen Chou）提出了纳米压印光刻（NIL）的思想。有别于传统的光刻技术，纳米压印将模具上的图形直接转移到衬底上，从而达到量产化的目的。纳米压印光刻技术具有加工原理简单，分辨率高，生产效率高，成本低等优点。 Electron beam光刻虽然有很高的分辨率，但是由于其工艺产率低，不适合大批量生产；X-ray光刻产率高，但是这种光刻的掩膜板和曝光系统非常复杂且昂贵。而纳米压印采用1：1比例的模版生成线宽，不用考虑图形转移受到分辨率限制的问题。鉴于这些优点，纳米压印技术已经被国际半导体技术蓝图机构（ITRS）收录纳入在16nm节点上。MIT的Technology Review于2003年发布的10 EMERGING TECHNOLOGIES THAT WILL CHANGE THE WORLD中，纳米压印也榜上有名。 长期以来，NIL受到了普遍的关注与推动，越来越多的研究机构和商业机构都开始加入这一领域。目前NIL主要的商业机构有：Nanonex Corp，由Stephen Chou于2000年创立，Molecular Imprint Inc（MII），该公司的技术由德克萨斯大学授权，另外还有奥地利的EV Group、德国SUSS MicroTec以及瑞典Obducat。
提高多晶S i薄膜太阳电池转换效率的途径 Prepared on 22 November 2020
本文由【】搜集整理。免费提供海量教学资料、行业资料、范文模板、应用文书、考试学习和社会经济等w o r d文档“微纳电子技术”2008年第4期 专家论坛 187-提高多晶Si薄膜太阳电池转换效率的途径 纳米器件与技术 193-小尺寸超高频双极晶体管工艺及特性模拟 198-单电子晶体管的蒙特卡罗模拟及宏观建模 纳米材料与结构 205-腐蚀法制备绒面ZnO透明导电薄膜 209-Bi2O3/TiO2纳米复合物的微波合成及光催化性质MEMS器件与技术 214-基于MEMS技术的微波滤波器研究进展 219-新型三轴MEMS热对流加速度传感器的研究 显微、测量、微细加工技术与设备 222-纳米光刻对准方法及其原理 231-变温腐蚀法制备纳米光纤探针 235-一维纳米结构的拉伸力学测试 240-Si 基GaN薄膜的制备方法及结构表征 ======================================= 专家论坛 187-提高多晶Si薄膜太阳电池转换效率的途径 彭英才1，2，姚国晓3，马蕾1，王侠1 （1. 河北大学电子信息工程学院，河北保定071002； 2. 中国科学院半导体研究所半导体材料科学重点实验室，北京 100083； 3. 中国天威英利新能源有限公司，河北保定071051）
摘要：多晶Si薄膜对可见光进行有效地吸收、光照稳定性好、制作成本低，被公认为是高效率和低成本的光伏器件材料。以提高多晶Si薄膜太阳电池转换效率为主线，介绍了增大晶粒尺寸以增加载流子迁移率、进行表面和体内钝化以减少复合中心、设计p-I-n结构以增加光收集效率、制作绒面结构以提高对入射光的吸收效果、改进电池结构以谋求最大效率等工艺措施；综述了近5年来多晶Si薄膜电池在材料生长、结构制备和性能参数方面取得的最新进展，并对其发展前景做了预测。 关键词：多晶Si薄膜；大晶粒；氢钝化；p-I-n结构；太阳电池；转换效率纳米器件与技术 193-小尺寸超高频双极晶体管工艺及特性模拟 赵守磊，李惠军，吴胜龙，刘岩 （山东大学孟尧微电子研发中心，济南250100） 摘要：基于通信系统中射频电路设计的特殊要求，对小尺寸（基区宽度低于100 nm）、超高频（特征频率高于15 GHz）双极晶体管工艺制程和器件的物理特性进行了模拟，为工艺线流片进行可行性研究。该器件采用BiCMOS制程结构实现，在对小尺寸、超高频双极性器件物理模型进行详尽分析的基础上，实现了该器件工艺级（Sentaurus Process）及器件物理特性级（Sentaurus Device）的仿真，提出TCAD工艺及器件的一体化设计方案。模拟结果表明，在高频指标参数 17GHz下，所得β值接近于80，满足设计要求。 关键词：小尺寸；双极器件；频率特性；工艺仿真；特性模拟 198-单电子晶体管的蒙特卡罗模拟及宏观建模 孙海定，江建军 （华中科技大学电子科学与技术系，武汉430074） 摘要：以单电子晶体管为研究对象，系统阐述了库仑阻塞、库仑台阶、单电子隧穿等物理现象的产生机理。微观模拟与宏观建模相结合,着重介绍了如何用蒙特卡罗方法和Matlab相结合对上述各种物理现象进行数值模拟,同时对单电子晶体管进行宏观电路等效,用一些常用元器件进行宏观建模。采用强大的模拟集成电路软件Hspice进行分析模拟,大大减少了计算及仿真时间。通过分析比较,两者曲线得到了较好的吻合,直观地反映了单电子晶体管的电学特性,为进一步研究复杂系统提供了理论依据。
集成电路制造工艺 光刻工艺流程 作者：张少军 陕西国防工业职业技术学院电子信息学院电子****班 24 号 710300 摘要：摘要：光刻(photoetching)是通过一系列生产步骤将晶圆表面薄膜的特定部分除去 的工艺，在此之后，晶圆表面会留下带有微图形结构的薄膜。被除去的部分可能形状是薄膜内的孔或是残留的岛状部分。 关键词：光刻胶；曝光；烘焙；显影；前景 Abstract: photoetching lithography (is) through a series of steps will produce wafer surface film of certain parts of the process, remove after this, wafer surface will stay with the film structure. The part can be eliminated within the aperture shape is thin film or residual island. Keywords: the photoresist, Exposure; Bake; Enhancement; prospects 基本光刻工艺流程— 1 基本光刻工艺流程—从表面准备到曝光 1.1 光刻十步法 表面准备—涂光刻胶—软烘焙—对准和曝光—显影—硬烘焙—显影目测—刻蚀—光刻胶去除—最终目检。 1.2 基本的光刻胶化学物理属性 1.2.1 组成聚合物+溶剂+感光剂+添加剂,普通应用的光刻胶被设计成与紫外线和激光反应，它们称为光学光刻胶（optical resist），还
光刻技术及其应用的现状与展望
1 引言 光刻技术作为半导体及其相关产业发展和进步的关键技术之一，一方面在过去的几十年中发挥了重大作用；另一方面，随着光刻技术在应用术问题的增多、用户对应用本身需求的提高和光刻技术进步滞后于其他技术的进步凸显等等，寻找解决技术障碍的新方案、寻找COO更加低的技术和找到下一俩代可行的技术路径，去支持产业的进步也显得非常紧迫，备受人们的关注。就像ITRS对未来技术路径的修订一样，上世纪基本上3～5年修正一次，而进入本世纪后，基本上每年都有修正和新的版本出现，这充分说明了光刻技术的重要性和对产业进步的影响。2005年ITRS对未来几种可能光刻技术方案进行预测。也正是基于这一点，新一轮技术和市场的竞争正在如火如荼的展开，大量的研发和开发资金投入到了这场竞赛中。因此，正确把握光刻技术发展的主流十分重要，不仅可以节省时间和金钱，同时可以缩短和用户使用之间的周期、缩短开发投入的回报时间，因为光刻技术开发的投入比较庞大。 2 光刻技术的现状及其应用状况
众说周知，电子产业发展的主流和不可阻挡的趋势是“轻、薄、短、小”，这给光刻技术提出的技术方向是不断提高其分辨率，即提高可以完成转印图形或者加工图形的最小间距或者宽度，以满足产业发展的需求；另一方面，光刻工艺在整个工艺过程中的多次性使得光刻技术的稳定性、可靠性和工艺成品率对产品的质量、良率和成本有着重要的影响，这也要求光刻技术在满足技术需求的前提下，具有较低的COO和COC。因此，光刻技术的纷争主要是厂家可以提供给用户什么样分辨率和产能的设备及其相关的技术。 2.1 以Photons为光源的光刻技术 在光刻技术的研究和开发中，以光子为基础的光刻技术种类很多，但产业化前景较好的主要是紫外(UV)光刻技术、深紫外(DUV)光刻技术、极紫外(EUV)光刻技术和X射线(X-ray)光刻技术。不但取得了很大成就，而且是目前产业中使用最多的技术，特别是前两种技术，在半导体工业的进步中，起到了重要作用。 紫外光刻技术是以高压和超高压汞(Hg)或者汞-氙(Hg-Xe)弧灯在近紫外(350～450nm)的3条光强很强的光谱(g、h、i线)线，特别是波长为365nm的i线为光源，配合使用像离轴照明技术(OAI)、移相掩模技术(PSM)、光学接近矫正技术(OPC)等等，可为0.35～0.25μm的大生产提供成熟的技术支持和设备保障，在目前任何一家FAB中，此类设备和技术会占整个光刻技术至少50％的份额；同时，还覆盖了低端和特殊领域对光刻技术的要求。光学系统的结构方面，有全反射式(Catoptrics)投影光学系统、折反射式(Catadioptrics)系统和折射式(Dioptrics)系统等。主要供应商是众所周知的ASML、NIKON、CANON、ULTRATECH和SUSS MICROTECH等等。系统的类型方面，ASML以提供前工
随着科技的进步和发展，人们从理论和实验研究中发现，当许多材料被加工为具有纳米尺度范围的形状时，会呈现出与大块材料完全不同的性质。这些特异的性质向人们展现了令人兴奋的应用前景。而在开发超大规模集成电路工艺技术的过程中，人们已经开发了一些能够进行纳米尺度加工的技术，例如电子束与X射线曝光，聚焦离子束加工，扫描探针刻蚀制技术等。但这些技术的缺点是设备昂贵，产量低，因而产品价格高昂。商用产品的生产必须是廉价的、操作简便的，可工业化批量生产的、高重复性的；对于纳米尺度的产品，还必须是能够保持它所特有的图形的精确度与分辩率。针对这一挑战，美国“明尼苏达大学纳米结构实验室”从1995年开始进行了开创性的研究，他们提出并展示了一种叫作“纳米压印”(nanoimprint lithography) 的新技术[1]。 纳米材料在电子、光学、化工、陶瓷、生物和医药等诸多方面的重要应用而引起人们的高度重视. 一纳米材料的概述：从分子识别、分子自组装、吸附分子与基底的相互关系、分子操作与分子器件的构筑，并通过具体的例证加以阐述，包括在STM 操作下单分子反应有机小分子在半导体表面的自指导生长; 多肽-半导体表面特异性选择结合.生物分子/无机纳米组装体、光驱动多组分三维结构组装体、DNA 分子机器。 所谓纳米材料指的是具有纳米量级从分1~100 nm 的晶态或非晶态超微粒构成的分子识别走向分子信息处理和自组织作用的
固体物质。 纳米压印技术具有产量高、成本低和工艺简单的优点，是纳米尺寸电子器件的重要制作技术。纳米压印技术主要包括热压印、紫外压印(含步进—闪光压印)和微接触印刷等。本文首先描述了纳米压印技术的基本原理，然后介绍了传统纳米压印技术的新进展，如气压辅助纳米压印技术、激光辅助压印技术、静电辅助纳米压印技术、超声辅助纳米压印技术和滚轴式纳米压印技术等。最后特别强调了纳米压印的产业化问题。我们希望这篇综述能够引起国内工业界和学术界的关注，并致力于在中国发展纳米压印技术。 这是一种全新的图形转移技术。纳米压印技术的定义为：不使用光线或者辐照使光刻胶感光成形，而是直接在硅衬底或者其它衬底上利用物理学的机理构造纳米尺寸图形。目前，这项技术最先进的程度已达到5nm 以下的水平[2]。纳米压印技术主要包括热压印(HEL)、紫外压印(UV - NIL)、微接触印刷(μCP)。纳米压印是加工聚合物结构的最常用方法，它采用高分辨率电子束等方法将结构复杂的纳米结构图案制在印章上，然后用预先图案化的印章使聚合物材料变形而在聚合物上形成结构图案。我们首先描述了纳米压印技术的基本原理，然后介绍了传统纳米压印技术以及纳米压印技术的新进展，最后别强调了纳米压印的产业化问题。 1 纳米压印技术的基本原理 纳米压印的具体工艺由于材料、目标图形和产品用途的不同而不
编号： 河南大学2010届本科毕业论文 光刻技术研究 论文作者姓名：张永攀 作者学号：1023009650 所在学院：物理院 所学专业：电子信息科学与技术 导师姓名：谷城 导师职称：讲师 2014 年 4 月 25 日
光刻技术研究 摘要 光刻技术是集成电路制造中至关重要的一环，同时光刻技术的发展速度也在一定程度上决定了集成电路更新换代的周期，因此对光刻技术的研究对于集成电路的发展进程就显得尤为关键。本文首先讲述了光刻技术的含义以及它在集成电路制造工艺中的作用和地位，给读者一个直观的感受，然后具体介绍了光刻技术主要用到的设备和材料并且一一阐释了光刻的每个步骤，并结合每个步骤探讨未来可能会出现改进的地方，最后从理论和可实现性两方面结合自己的理解预测未来光刻技术的走向，试着找到最有可能实现大规模生产的新的工艺技术。 关键词：光刻技术，重要作用，流程，发展方向
Abstract Lithography is a vital part of the integrated circuit , at the same time, the speed of the development of lithography technology determines the integrated circuit upgrade cycle to a certain extent, so studying lithography process is particularly critical in the development of integrated circuit. First, this article tells us the definition of lithography and its role and status in the integrated circuit process to give the readers an intuitive feeling, then it introduced equipment and materials of lithography in detail and illustrates the each step of lithography, then combined with the steps to explore where it can be improved. Finally, from the two aspects of theory and reality it predicts the future lithography combined with own understanding, and try to find the new technology which most likely to achieve mass production. Keywords: Lithography,important role, process, direction
从光刻技术看工艺尺寸的发展 广西桂林 541000 摘要：当前半导体器件加工水平已经进入22 nm工艺制程，业界各大厂商都在探索更小的工艺技术特征尺寸，下一代半导体器件加工水平将是16nm或者14nm。根据摩尔定律，14nm 工艺技术应将在2015前后大规模投入量产。目前的光刻技术遇到瓶颈，掩膜、光刻胶、光源、浸入液及镜头等都遇到技术节等。本文主要介绍当今半导体器件的工艺技术与下一代工艺技术的制造技术及其难点。对各种加工工艺进行比较，并展望下一代半导体器件的加工工艺。 关键词：光刻技术，EUV，掩膜，光刻胶，光刻机 1 引言 决定CPU的工艺尺寸因素从大方向看有两个：一是，CPU的材料；二是，加工工艺。本文只探讨加CPU的加工工艺对其工艺尺寸发展的限制因素，而其中的主要技术是：光刻技术。首先，CPU的工艺尺寸指的是CPU中各个晶体管之间互联导线的宽度。传统的光刻技术是通过曝光的方法将掩膜上设计的CPU图像转移到涂覆于硅晶片表面的光刻胶上，然后通过显影、刻蚀等工艺将图形转移到硅片上。故光刻技术直接决定了集成电路的特征尺寸，是集成电路最关键的工艺，也决定了电路集成规模的大小。 人们不断减小曝光波长，增大投影物镜的数值孔径，并采用分辨率增强技术降低光刻工艺因子K1。光刻机的曝光波长[1]已经从436 nm(g 线)，365 nm(i 线)，248 nm(KrF)， 193nm(ArF)减小到目前的13.5nm极紫外光刻（EUVL）。光刻机先后经历了从接触式光刻机、接近式光刻机、全硅片扫描投影式光刻机、分步重复投影式光刻机到目前普遍采用的步进扫描投影式光刻机的发展历程，解决了数值孔径增大带来的视场变小的问题[2]。由于高端芯片尺寸的增大要求增大硅片的尺寸，同时为了提高产率，避免频繁更换硅片，光刻机使用的硅片直径也从150 mm，200 mm 增大到目前的300 mm。450mm硅片正在研制中。估计将会在2015年与14nm 的集成电路同时量产。， 2 特征尺寸的发展现状 目前最新的CPU的光刻机是荷兰ASML公司的TWINSCAN NXE:3300B。该TWINSCAN NXE平台是业界首个极紫外光刻（EUVL）生产平台[2]。该光刻系统采用锡等离子源产生的13.5 nm的EUV光，配备了从德国卡尔蔡司SMT透镜组件，数值孔径（NA）为0.33，最大的26毫米33毫米的曝光场。曝光分辨率小于18nm，是目前业界的最高水平。ASMLNXE:3300B系统已经斩获了11个订单，还有7个也保证采纳。该系统已经做到单次曝光13nm，并且有能力达到9nm，为半导体工艺进军个位数纳米时代打下了基础。还有英特尔正在使用的自己封闭的整套的产业链生产的22nm的一些列X86的CPU，英特尔的技术一直都很神秘，因为该公司具有从圆晶到封装整套产业链，外界对其生产工艺没有太多了解。据推测，英特尔公司生产22nm芯片所使用的光刻技术的光波波长应是193nm，使用193nm浸液光刻技术加上两次图形曝光技术已经可以实现22nm工艺技术的量产。英特尔自信2013年的研发水平能14nm节点，这可能是导致与台积电有20 年合作历史的FPGA 大厂Altera 转向与英特尔合作，双方签订14 纳米代工合作协议，这引起业界重大反响。 全球最大芯片代工——台积电在光刻技术上稍落后于英特尔，台积电在今年（2013）已经实现20nm工艺的量产，而在14nm工艺节点上将落后于英特尔，估计到2016年台积电才能导
https://www.doczj.com/doc/307180648.html, UV压印光刻刻蚀工艺研究 史永胜, 丁玉成, 卢秉恒, 刘红忠 （西安交通大学机械制造系统工程国家重点实验室, 710049, 西安） 摘 要：针对UV压印光刻和传统光学光刻不同的技术特点，提出压印光刻刻蚀工艺路线。本文对反应离子刻 蚀和感应耦合等离子体刻蚀技术对阻蚀胶残留膜刻蚀进行了比较实验，确定了在第一步刻蚀中的刻蚀方式选择，并分析了压印光刻阻蚀膜残膜的反应离子刻蚀原理，通过对刻蚀诸参数如反应压力、气体流量、射频功 率的调节获得了稳定的刻蚀速率及优异的各向异性。并对第二步刻蚀进行了深入的理论分析和大量的实验研究，保证了刻蚀图形的质量。 关键词：UV压印二步刻蚀反应离子刻蚀阻蚀胶残留膜感应耦合等离子体刻蚀 1.引 言 随着技术的不断发展与进步，集成电路制造工艺已经进入100nm以下的技术节点[1,2]，各大光刻机制造商 曝光出几十纳米特征线宽的新闻时见报端。在特征尺寸进入100nm以下时，由于衍射现象的存在和光学透镜 系统值数孔径的物理极限的限制，传统光学曝光技术的缺陷十分明显，光刻机制造商运用各种新技术来克服 这些困难，并取得了一定的成绩，但是昂贵的光学系统却使得这些新技术缺乏吸引力。 于是各种下一代光刻技术NGL(Next Generation Lithography）应运而生。NGL主要包括极紫外光刻EUVL、 X射线光刻XRL、电子束投影光刻IBPL和压印光刻。 压印光刻将传统的模具复型原理应用到微观制造领域，通过阻蚀胶的受力变形来实现图形化，因此分辨 率不受光的衍射，阻蚀胶表面光反射、阻蚀胶内部光散射、衬底材料反射和显影剂等制约传统光学曝光的因 素的影响，可以突破光学曝光的分辨率极限。因此压印光刻技术一出现就因分辨率高，成本低，产能大的优 势成为NGL技术中最为潜力的竞争者之一[3,4,5]。 ITRS明确把压印光刻（imprint lithography）列入最有竞争力的集成电路制造技术路线图，而且压印光刻 技术是作为32nm和22nm节点技术的候选。目前普林斯顿大学已经利用LADI（激光辅助压印）技术复制出6nm 尺寸的结构[6]。 在针对压印光刻技术的研究中，各研究者大多针对压印过程的实现展开研究，以期获得更小的线宽，更 适用于压印技术的各种材料和设备平台，而把后续的刻蚀工艺作为传统的集成电路制造中的简单兼容技术而 少去研究。 但事实上，由于压印光刻技术在原理上与光学光刻的不同，所采用材料要求上的差别，导致刻蚀工艺与 光学光刻相比，有很大的独立性。 本文针对压印光刻刻蚀工艺做了深入的理论分析与实验研究，揭示了压印光刻刻蚀工艺与传统光学曝光 刻蚀工艺原理上的区别，比较了各种刻蚀方式的优缺点，确定了刻蚀工艺路线，并得出了满意的实验结果。2.压印光刻刻蚀原理 压印光刻由于原理上的不同使得整个工艺路线与光学光刻相比有很大的独立性，如下图１所示 作者简介：史永胜(1981~)，男. 博士生. 基金项目：国家自然科学基金(50505037), 国家973重点基础研究发展计划(2003CB716203)，国家自然科学基金资助项目（50275118）资助