为提高成品率改善光刻工艺的一些方法讲解
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提高光刻机精度的方法探讨光刻技术在半导体行业中起着至关重要的作用。
光刻机的精度对于芯片的制造质量和性能具有重要影响。
本文将探讨一些提高光刻机精度的方法。
1. 使用高分辨率光刻胶光刻胶是光刻过程中的关键材料,决定着芯片的图案的精细程度。
使用高分辨率的光刻胶可以使图案的边缘更为清晰,提高光刻机的精度。
同时,选择适合特定图案的光刻胶也能够提高光刻机的精度。
2. 良好的光刻机校准光刻机的校准对于获得高精度的图案至关重要。
首先,需要确保光源的均匀性和稳定性。
其次,需要校准光刻机的聚焦和对位系统,以确保图案的位置和尺寸准确无误。
定期进行校准和维护工作能够保持光刻机的精度。
3. 优化曝光过程曝光过程是光刻技术中的关键步骤,对于光刻机的精度具有重要影响。
在曝光过程中,需要控制曝光光源的强度和时间,以及曝光的均匀性。
同时,需要根据不同的材料和图案选择合适的曝光参数,以提高光刻机的精度。
4. 精确的对位技术对位技术是光刻过程中保证图案位置准确的关键。
精确的对位技术可以减小图案的偏移和扭曲,提高光刻机的精度。
使用高精度的对位标记和精确的对位算法能够实现良好的对位效果。
5. 控制环境因素环境因素对光刻机的精度同样具有影响。
温度、湿度和尘埃等环境因素都会对光刻胶和光刻机的性能产生影响。
因此,需要控制光刻机周围的环境,并采取适当的措施来降低环境因素对光刻机的影响,以提高精度。
综上所述,了解并应用这些方法可以有效地提高光刻机的精度,从而提升芯片制造的质量和性能。
为了保持高水平的光刻精度,还需要定期维护和校准光刻机,并持续关注光刻技术的最新发展。
光刻机对光刻胶黏附性的优化与改进在半导体工业中,光刻技术是非常重要的一项工艺。
而光刻胶是光刻技术中的关键材料之一,它的黏附性对于芯片的成品率和性能有着至关重要的影响。
因此,对光刻胶的黏附性进行优化和改进是提高光刻工艺质量的关键环节。
一、光刻胶的黏附性问题与影响因素光刻胶的黏附性是指其与硅表面的附着力,也是确保光刻胶在光刻过程中不会发生脱离或开裂现象的重要因素。
然而,在实际应用中,光刻胶的黏附性问题时常出现,导致光刻图形的不清晰或完全无法形成。
影响光刻胶黏附性的因素多种多样,主要包括胶液本身的特性、硅表面的特性以及光刻机的工艺参数等。
其中,胶液本身的特性如黏度、分子量、配方成分等会直接影响黏附性的好坏;硅表面的特性如清洁度、表面润湿性等也会对黏附性产生重要影响;光刻机的工艺参数如温度、湿度、曝光时间等也会对黏附性产生一定影响。
二、光刻机对光刻胶黏附性的优化与改进方法针对光刻胶的黏附性问题,光刻机制造商和工艺工程师们不断努力进行优化和改进,以提高光刻工艺的稳定性和成品率。
1. 胶液调配与使用光刻胶的黏附性与其配方成分有关,因此,制造商可以通过调整配方的方法来优化光刻胶的黏附性。
此外,合理选择胶液的黏度和使用寿命,严格按照使用说明使用光刻胶,也是确保优化黏附性的重要步骤。
2. 硅表面处理硅表面的处理对于黏附性具有重要作用。
光刻机可以采用表面清洗和预处理等方法来提高硅表面的清洁度和润湿性,从而增加光刻胶与硅表面的黏附力。
3. 光刻机工艺参数的调整光刻机的工艺参数如温度、湿度、曝光时间等直接影响光刻胶的黏附性。
通过精确控制这些参数,可以实现对光刻胶黏附性的改进和优化。
4. 光刻机结构与技术的改进光刻机制造商不断改进光刻机的结构设计和技术配置,以提高光刻胶的黏附性。
例如,改良曝光系统、提高对位精度、增强光刻机的稳定性等都可以间接地提高光刻胶的黏附性。
三、光刻胶黏附性优化与改进的意义光刻胶的黏附性优化与改进对于芯片生产具有重要意义。
光刻工艺知识点总结光刻工艺是半导体制造工艺中的重要环节,通过光刻技术可以实现微米级甚至纳米级的精密图案转移至半导体芯片上,是芯片制造中最关键的工艺之一。
光刻工艺的基本原理是利用光学原理将图案投射到光刻胶上,然后通过化学蚀刻将图案转移到芯片表面。
下面将对光刻工艺的知识点进行详细总结。
一、光刻工艺的基本原理1. 光刻胶光刻胶是光刻工艺的核心材料,主要由树脂和溶剂组成。
树脂的种类和分子结构直接影响着光刻胶的分辨率和对光的敏感度,而溶剂的选择和比例则会影响着光刻胶的黏度、流动性和干燥速度。
光刻胶的选择要根据不同的工艺要求,如分辨率、坚固度、湿膜厚度等。
2. 掩模掩模是用来投射光刻图案的模板,通常是通过电子束刻蚀或光刻工艺制备的。
掩模上有所需的图形样式,光在通过掩模时会形成所需的图案。
3. 曝光曝光是将掩模上的图案投射到光刻胶表面的过程。
曝光机通过紫外线光源产生紫外线,通过透镜将掩模上的图案投射到光刻胶表面,形成图案的暗部和亮部。
4. 显影显影是通过化学溶液将光刻胶上的图案显现出来的过程。
曝光后,光刻胶在图案暗部和亮部会有不同的化学反应,显影溶液可以去除未暴露的光刻胶,留下所需的图案。
5. 蚀刻蚀刻是将图案转移到硅片上的过程,通过化学腐蚀的方式去除光刻胶未遮盖的部分,使得图案转移到硅片表面。
二、光刻工艺中的关键技术1. 分辨率分辨率是指光刻工艺能够实现的最小图案尺寸,通常用实际图案中两个相邻细线或空隙的宽度之和来表示。
分辨率受到光刻机、光刻胶和曝光技术等多个因素的影响,是衡量光刻工艺性能的重要指标。
2. 等效焦距等效焦距是光刻机的重要参数,指的是曝光光学系统的有效焦距,影响光刻图案在光刻胶表面的清晰度和分辨率。
3. 曝光剂量曝光剂量是指单位面积上接收的光能量,通常用mJ/cm^2或μC/cm^2来表示。
曝光剂量的选择对分辨率和光刻胶的副反应有重要影响。
4. 曝光对位精度曝光对位精度是指光刻胶上已存在的图案和新的曝光对位的精度,是保证多层曝光图案对位一致的重要因素。
光刻机的高精度光刻胶显影工艺优化光刻技术在微电子制造中起着至关重要的作用。
而在光刻工艺中,光刻胶的显影过程尤为关键。
本文将探讨如何优化光刻机的高精度光刻胶显影工艺,以提高显影准确性和工艺效率。
一、光刻胶的选择在进行光刻胶显影工艺优化之前,首先需要选择合适的光刻胶。
光刻胶的选择应根据所需的解析度、敏感度、粘度等要求来进行。
常见的光刻胶有正胶和负胶两种类型,根据具体应用需求选择合适的胶片。
二、光刻胶的涂布光刻胶的涂布过程对显影效果有着重要影响。
在实际操作中,应注意以下几点:1. 确保光刻胶的均匀涂布:采用自旋涂布机等设备时,需确保胶液的平均分布,避免出现不必要的涂布厚度差异。
2. 控制涂胶速度和厚度:根据所需的胶厚,调整涂胶速度和涂胶时间,保持一定的均匀厚度。
3. 防止气泡生成:在涂布过程中,应尽量避免气泡的产生。
可以通过预处理光刻胶、调整涂布速度等方式来降低气泡产生的可能性。
三、曝光与显影光刻胶的曝光和显影过程对于高精度的微细图形形成具有至关重要的作用。
1. 曝光参数的优化:调整曝光能量、曝光时间等参数,使光刻胶能够得到最佳曝光。
2. 曝光辅助技术的应用:采用辅助技术,例如近场曝光、投影曝光等方法,可以提高曝光的分辨率和精度。
3. 显影液的选择与控制:在显影过程中,选择合适的显影液,并根据胶厚和曝光量来控制显影时间,确保胶层的均匀显影。
四、显影设备的调整与维护为了确保光刻胶显影的高精度,需要对显影设备进行定期的调整和维护。
1. 显影温度的控制:在显影过程中,控制合适的显影温度有利于提高显影效果,避免因温度变化引起的误差。
2. 显影液的清洁和更换:定期清洗显影设备以及更换显影液,避免污染和酸碱度变化对显影效果的影响。
3. 设备的校准与调整:定期进行显影设备的校准和调整,确保设备的工作精度和稳定性。
五、工艺参数的优化在实际应用中,根据不同的工艺需求和光刻胶特性,还可以通过调整工艺参数来进一步优化光刻胶显影工艺。
优化光刻机操作提高生产效率优化光刻机操作提高生产效率光刻技术是微电子制造过程中至关重要的一项工艺,它在芯片制造中起到了关键作用。
为了提高生产效率,优化光刻机的操作是非常必要的。
本文将从不同方面探讨如何优化光刻机的操作,以提高生产效率。
一、设备调试与维护为了确保光刻机的正常运行,首先需要对设备进行调试和维护。
设备的调试包括对光刻机各个参数进行合理的设置和调整,确保其满足工艺要求。
同时,定期进行设备的维护和保养,及时清洁光刻机的光学元件、检查和更换磨损的部件,以保持设备的良好状态。
二、优化曝光方式曝光方式是光刻机操作中的重要环节。
通过优化曝光方式,可以提高曝光的效果和速度。
首先,合理选择曝光光源的能量和波长,以适应不同工艺要求。
其次,根据需要调整曝光光斑的大小和形状,以提高曝光的均匀性和分辨率。
此外,还需注意对掩模进行对齐校准,以确保曝光的准确性和一致性。
三、优化工艺参数在光刻工艺中,各个参数的设定对于生产效率有着重要影响。
合理选择和优化工艺参数,可以提高曝光速度和图形质量。
首先,需要根据光刻胶的特性和厚度,调整曝光能量和曝光时间,以保证曝光的效果。
此外,还需根据所需芯片的结构和要求,优化曝光剂和显影剂的浓度和配比,以提高工艺的稳定性和可靠性。
四、自动化控制自动化控制是提高生产效率的重要手段之一。
通过引入自动化设备和系统,可以实现光刻机的自动化操作和控制。
例如,可以利用机器视觉技术对掩模进行自动对齐,提高对位的准确性和效率。
此外,还可以利用自动化控制系统对光刻过程进行实时监测和调整,以保证工艺的稳定性和一致性。
五、培训与技能提升光刻机操作人员的培训和技能提升对于优化光刻机操作至关重要。
只有经过系统的培训和技能提升,操作人员才能熟练掌握光刻机的运行原理和操作技巧。
同时,还需加强对工艺变化和设备更新的学习和了解,以不断提升自己的专业能力和适应能力。
结论通过设备调试与维护、优化曝光方式、优化工艺参数、自动化控制以及培训与技能提升等措施,可以有效优化光刻机的操作,提高生产效率。
先进光刻工艺中的过程质量自动控制与优化在先进光刻工艺中,过程质量的自动控制与优化是关键。
本文将探讨该工艺中的自动控制与优化方法,以保证产品质量和生产效率的提高。
一、光刻工艺简介光刻是集成电路制造过程中的重要环节,它通过光照和化学反应的组合,将芯片图形形成在硅片上。
而先进光刻工艺则是指目前最先进的、微纳米级别的光刻技术,广泛应用于芯片制造。
在该工艺中,过程质量的自动控制与优化变得尤为重要。
二、过程质量的自动控制方法1. 反馈控制在先进光刻工艺中,通过感应器和控制回路进行反馈控制,能够对光刻机的参数进行持续监测和调整,以实现工艺条件的稳定控制。
例如,通过测量光刻胶的膜厚,即可通过自动控制系统对曝光时间和光刻胶的喷涂速度进行调整,以维持膜厚的一致性。
2. 多变量控制先进光刻工艺中,往往需要联合控制多个参数,以达到更高的精确度和一致性。
多变量控制方法可以通过分析不同工艺参数的相互关系,建立控制模型,并根据实时的工艺数据进行自动优化调整。
这种方法能够减少人工干预,提高工艺的稳定性和一致性。
3. 基于人工智能的控制随着人工智能技术的迅速发展,将其应用于先进光刻工艺中的过程质量控制与优化,成为一种可行的方式。
人工智能技术可以通过大数据的分析和学习,自动调整工艺参数,提高生产效率和产品质量。
例如,通过机器学习算法对工艺数据进行建模,并通过深度学习方式进行优化,能够实现高精度的光刻过程控制。
三、过程质量的优化方法1. 工艺参数优化在先进光刻工艺中,优化工艺参数对提高产品的精度和一致性至关重要。
通过实验设计和统计分析,可以确定最佳的工艺参数组合。
在这一过程中,自动化优化算法的应用可以加速参数搜索的过程,同时保证结果的精确性。
2. 光刻胶配方优化光刻胶是光刻工艺中的核心材料之一,其配方对于产品的质量和性能有着重要的影响。
通过光刻胶的配方优化,可以改善显影的均匀性和膜厚的一致性。
优化方法可以包括使用遗传算法进行材料参数搜索,或者通过数学模型对材料特性进行分析,以得到最佳的配方组合。
提高光刻机生产效率的新方法光刻机是半导体工业中一种重要的设备,用于在半导体芯片的制造过程中负责图案转移。
提高光刻机的生产效率对于半导体工业来说是至关重要的。
本文将介绍几种可以提高光刻机生产效率的新方法。
一、工艺优化工艺优化是提高光刻机生产效率的关键措施之一。
通过对光刻工艺参数进行调整和优化,可以提高芯片的质量和产量。
首先,可以对光刻胶的配方进行改进,提高其敏感度和分辨率,以实现更高的图案转移精度。
其次,可以优化曝光光源的功率和波长,以提高曝光速度和图案的清晰度。
此外,还可以通过调整曝光时间、温度和湿度等参数,优化曝光过程,提高光刻机的稳定性和可靠性。
二、自动化控制在光刻机的生产过程中,自动化控制技术可以极大地提高生产效率。
例如,将光刻机与半导体制造工艺的自动化系统相连接,可以实现实时监测和调整光刻工艺参数。
通过使用传感器和反馈机制,可以自动调整曝光光源的功率和波长,保持稳定的曝光条件。
此外,自动化控制还可以实现光刻机的自动加载和卸载,减少人工操作和时间成本。
三、多层次曝光技术多层次曝光技术是提高光刻机生产效率的创新方法之一。
传统的光刻工艺通常需要多次曝光和对准,耗费时间和资源。
而多层次曝光技术可以通过一次曝光完成多个层次的图案转移,大大提高了光刻机的生产效率。
这种技术基于光刻胶的光敏性差异,通过在不同层次上使用不同的曝光条件,实现多层次的图案转移。
多层次曝光技术不仅可以提高生产效率,还可以降低成本和能源消耗。
四、先进的光刻机设备随着科技的发展,新一代的光刻机设备不断涌现。
这些设备具有更高的分辨率、更快的曝光速度和更稳定的性能,可以显著提高光刻机的生产效率。
例如,使用电子束光刻机可以实现更高的分辨率和更快的曝光速度,但需要更高的成本投入。
另外,使用深紫外光刻机可以实现更高的曝光速度和更好的图案转移质量。
选择先进的光刻机设备是提高生产效率的重要因素。
综上所述,通过工艺优化、自动化控制、多层次曝光技术和先进的光刻机设备,可以有效地提高光刻机的生产效率。
提升光刻机制造效率的新策略光刻技术是半导体制造过程中至关重要的一环,而光刻机作为光刻技术的核心设备,其制造效率直接关系到半导体芯片的生产能力和质量。
为了提高光刻机制造效率,不断探索新的策略是十分必要的。
本文将介绍一些提升光刻机制造效率的新策略。
一、优化设备结构和工艺光刻机的设备结构和工艺对于其性能和效率有着重要的影响。
一方面,可以通过优化光刻机的结构设计和材料选择,提高其刚度和稳定性,减少机械振动对光刻精度的影响;另一方面,可以优化光刻机的工艺流程,提高其自动化程度和运行效率,降低设备调试和维护的工作量。
二、引入智能化技术随着人工智能和大数据技术的发展,智能化已经成为提升制造效率的重要手段。
在光刻机制造中,可以引入智能化技术,例如利用机器学习算法对设备进行故障诊断和预测,提前进行设备维护,避免设备故障带来的停机时间;同时,可以利用大数据分析技术对光刻机的生产数据进行实时监测和分析,及时发现生产异常并进行调整,提高生产效率和产品质量。
三、推动工艺创新工艺创新是提升光刻机制造效率的核心内容。
在光刻机制造中,可以通过开展工艺研究,探索新的光刻工艺,例如多层光刻、双曝光等,提高光刻的分辨率和制造效率;同时,可以研究新的光刻胶材料和显影剂,优化光刻工艺的灵敏度和显影速度,加快光刻步骤的完成时间。
四、加强供应链管理光刻机制造过程中,供应链的管理对于提高制造效率至关重要。
可以加强和供应商的合作,优化供应链的物流和库存管理,确保零部件和材料的及时供应;同时,可以通过引入物联网技术和RFID技术,实现对关键零部件和材料的追踪和管理,提高供应链的透明度和响应速度。
综上所述,提升光刻机制造效率的新策略包括优化设备结构和工艺、引入智能化技术、推动工艺创新和加强供应链管理。
通过不断探索和尝试这些策略,可以提高光刻机的制造效率,促进半导体产业的发展。
在未来的发展中,我们可以进一步加强国际合作和技术交流,共同研究新的提高光刻机制造效率的策略,推动光刻技术在半导体制造中的应用和发展。
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。
光刻机生产优化提高质量和效率的关键策略与方法在当前科技发展迅速的时代,光刻技术的应用越来越广泛。
光刻机是一种高精度的制造设备,用于在半导体和光电子器件制造过程中进行微细图形的转移。
为了提高光刻机的生产质量和效率,我们需要制定一些关键的策略和方法。
本文将会就光刻机生产优化中的关键策略与方法进行探讨。
一、加强设备维护和保养光刻机是一种精密的设备,需要定期进行维护和保养,以保证其稳定运行和高效工作。
首先,要定期检查设备的各个部件是否完好,如光源、镜头、曝光系统等,并及时更换损坏的零部件。
其次,要保持设备的清洁,定期清理设备内部的灰尘和杂质,以免影响光刻的质量和效率。
此外,还需要定期校准设备,确保其工作参数的准确性和一致性。
二、优化曝光参数在光刻机的生产过程中,曝光参数的选择对于产品的质量和效率具有重要影响。
合理调整曝光时间、光强度和曝光等级,可以提高曝光的均匀性和清晰度,减少曝光误差。
此外,还可以通过优化曝光模式,如线性曝光、双线曝光等,来提高曝光的效率和一致性。
三、改进光刻胶的配方光刻胶是光刻过程中的重要材料,对于产品的质量和效率起着至关重要的作用。
通过改进光刻胶的配方,可以提高其分辨率、对比度和稳定性,从而提高光刻的质量和效率。
此外,还可以采用先进的光刻胶材料,如可溶性增强型光刻胶、抗辐射光刻胶等,来提高光刻的表现和性能。
四、优化工艺参数工艺参数的优化也是光刻机生产优化中的关键策略之一。
合理调整工艺参数,如温度、湿度、速度等,可以优化光刻过程的控制和稳定性。
此外,还可以通过优化工艺流程,如光刻层次的设置、显影步骤的优化等,来提高光刻的质量和效率。
同时,要不断关注新技术的发展和应用,及时更新工艺参数,以适应市场的需求和变化。
五、加强人员培训和技术支持光刻机生产优化离不开专业人员的支持和技术保障。
因此,加强人员培训和技术支持是至关重要的。
通过培训,提高员工的专业素质和技术水平,使其能够熟练操作设备,并能够及时处理设备故障和异常情况。
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要求。
当然,各种相移掩膜板的使用将引入更多的掩膜板制造成本[3]。
在这篇文章中,我们将讨论几个可能严重影响最小线宽的因素。
掩膜板误差因子掩膜板误差因子(Mask Error Factor, MEF) 定义为在硅片上印出的线宽对掩膜板线宽的偏导数。
能够影响掩膜板误差因子的因素有曝光条件、光刻胶性能、光刻机透镜像差、后烘温度等。
最近五年来文献中曾经有许多对掩膜板误差因子的研究报告[2、4-7]。
从这些研究我们看到:空间周期越小或者像对比度越小,掩膜板误差因子越大。
对远大于曝光波长的图形,或者在人们常说的线性范围,掩膜板误差因子通常非常接近1。
对接近或者小于波长的图形,掩膜板误差因子会显著增加。
不过,在以下特殊情况下,掩膜板误差因子会小于1:使用交替相移掩膜板的线条光刻可以产生显著小于1的掩膜板误差因子[2、6]。
这是因为在空间像场分布中的最小光强主要是由临近相位区所产生的180度相位突变产生的。
改变相位突变地方的掩膜板上铬线的宽度对线宽影响不大。
掩膜板误差因子在光学近距修正中细小补偿结构附近会显著小于1。
这是因为对主要图形的细小改变不能被由衍射而造成分辨率有限的成像系统所敏感识别。
通常对空间上有延伸的图形,诸如线或缝、和接触孔,掩膜板误差因子都等于或大于1。
因为掩膜板误差因子的重要性在于它和线宽及掩膜板成本的联系,将它限制在较小的范围变的十分重要。
例如,对门电路层,掩膜板误差因子通常被要求控制在1.5以下。
直到最近,取得掩膜板误差因子的数据需要通过数值模拟或者实验测量。
对数值模拟,如要达到一定的精确度需要依靠设定模拟参量的经验。
如果需要得到掩膜板误差因子在整个参量空间的分布信息,使用这类方法通常会比较慢。
其实,对密集线或缝的成像,掩膜板误差因子在理论上有解析的表达式。
在空间周期p小于波长l 除以数值孔径NA(p< NA)而且线或缝的宽度相等的特殊条件下,这解析的表达式可以简化,写成如公式>其中CD 为硅片上印出的线宽,s 为部分相干参数(0其中p<3pmin and pmin=l/(2NA), d 是掩膜板上线宽。
有了以上的公式,任何工程师可以轻松地得到任意给定的光刻机的性能极限。
对孤立的图形,现在还没有找到解析形式的公式,数值模拟将是必需的。
在插图1中显示在两种不同的后烘时间长度的掩膜板误差因子的数据。
此数据来源于波长为193 纳米和使用交替像移掩膜板的实验[见引文2]。
数据用公式(3)进行了拟合,从而得到了等效扩散长度。
等效扩散长度在40和60 秒的后烘时间长度分别为27合33 纳米。
如果计入热板温度升高和各降低需要几十秒钟,等效后烘时间可以大致估计为70和90 秒,或者7:9。
这同等效扩散长度的比例7.4:9 几乎呈正比。
这个实验验证了扩散模型的正确性。
如果如图1所示的光刻胶用于65纳米门电路的光刻而且空间周期等于180 纳米,让掩膜板误差因子等于或小于1.5所需要光刻胶的等效扩散长度小于或者等于27 纳米。
类似结果也可以从使用透射减幅的相移掩膜板和黑白掩膜板的情况中得到。
通常为实现在门电路中掩膜板误差因子小于1.5,我们要选用30纳米或者更精密的光刻胶。
这正如附图2所显示[见引文8]:90纳米和130 纳米工艺中线和缝光刻中掩膜板误差因子随空间周期的变化点击看原图点击看原图光学近距效应修正问题光学近距效应源于相临近的图形上散射的光之间的干涉。
有代表性的效应包括在中等空间周期[又叫禁止周期,见引文9] 上线宽的减小、线端缩短[10-11]、和方角钝化。
对0.18 微米及以上工艺,温和的光学近距修正包括密疏线宽平衡、线端稳定、和方角加装饰边(Serif) 已经足以满足对线宽均匀性的要求。
当然只要修正过程中仍然需要使用数学规则,就还会有出错的可能。
所以在修正以后需要做人工或者自动的光学规则检查(ORC) 以查出可能出错或者疏漏的地方。
对0.18 微米及以下工艺,更加复杂的基于模型的光学近距效应修正就变的不可缺少因为它可以用定标过的光学模型对各种复杂的情况做修正。
不过,基于模型的光学近距效应修正还有一些问题,我们在下面分析。
基于模型的光学近距效应修正仍然使用规则来将在空间中有较大延伸的图形分割成小段,目的是将一个复杂的,很难处理的图形分成一些简单小段的集合,以便于计算机分别处理。
但是这种处理方式会使得模型修正只针对局部的环境,而全然不顾更大范围的近距效应。
这种处理方式在使用亚衍射极限的辅助散射条(Sub-Resolution Assist Features, SRAF)来增强对焦深度时会变得更加不确定。
因为有一些地方会同时需要增加水平的和垂直的辅助散射条,因而造成冲突。
而且当工艺本身没有优化,辅助散射条的缺失会造成断线或缝不开。
一方面,粗的分割会造成细小的图形被漏掉,另一方面,太细的分割会产生一些过度的修正和修正错误,造成掩膜板检查困难。
所以,实现好的基于模型的光学近距效应修正的关键在于制定一套好的图形分割规则。
而好的图形分割规则又来源于工程师扎实的数学和编程功底和丰富的工作经验。
直到现在,基于模型的光学近距修正仍然没有解决修正解的稳定性问题。
当前一节讲到的掩膜板误差因子变得很大或者很小,而且当模型又不是很准确,修正解算可能不能收敛,会产生不稳定解。
不仅如此,当今的光学近距修正软件还没有检查工艺窗口的能力,主要是指掩膜板误差因子和焦深。
尽管有时模型能找到稳定和准确的解,修正后的掩膜板也不一定有工艺窗口。
要让所有的解都具有好的工艺窗口还有赖于有经验的工程师制定完善的检查规则,以确保经过修正的图形符合工艺要求。
总之,光学近距修正不是用来修补未优化的工艺设计。
一个好的工艺将拥有接近1的掩膜板误差因子、高的能量裕度(Exposure Latitude, EL)、和足够的焦深。
这个工艺还将有小的线宽随空间周期的变化范围尽管这种变化可以被修正。
这是因为过多的随空间周期的线宽变化有时是未优化的曝光条件、不合格的光刻机、或者不合格的光刻胶的警告。
这些因素不仅会导致光学近距修正不能收敛,还会损害工艺窗口。
透镜像差近年来业界有不少有关透镜像差的报道[12-20]。
在所有像差中,球面像差(球差,Spherical Aberration, SA)、彗形象差(彗差, Coma)、和像场弯曲(场曲,Field Curvature) 是比较常见的。
严重的球差会影响掩膜板误差因子和能量裕度。
我们曾经在实验上对线条和接触孔层仔细研究过球差对工艺窗口的损害[21]。
在这项研究中,我们比较了两台深紫外扫描式光刻机(DUV Scanner) 并且第一次对球差造成的像的模糊以等效扩散长度来量化。
在这个实验中,我们得到根均方(root-mean-square, rms) 波前相位误差(wave front error, WFE) 0.064 个波长会造成41 纳米的像模糊程度,而根均方波前相位误差0.043个波长将对应31 纳米的像模糊。
由于大多数光刻胶的等效扩散长度为20到60 纳米,光刻机的波前相位误差应该被控制在0.04 个波长以下,或者25 纳米的像模糊。
两台光刻机中比较好的那台的根均方波前相位误差是0.035个波长,其对应的像模糊经过计算大致为20 纳米。
表1列举了两台光刻机实际测得的根均方波前相位误差。