●光刻技術(shù)的組成與關(guān)鍵點
光刻的基本原理是利用光致抗蝕劑（或稱光刻膠）感光后因光化學(xué)反應(yīng)而形成耐蝕性的特點，將掩模板上的圖形刻制到被加工表面上。
光刻半導(dǎo)體芯片二氧化硅的主要步驟是：
1、涂布光致抗蝕劑；
2、套準(zhǔn)掩模板并曝光；
3、用顯影液溶解未感光的光致抗蝕劑層；
4、用腐蝕液溶解掉無光致抗蝕劑保護(hù)的二氧化硅層；
5、去除已感光的光致抗蝕劑層。
光刻技術(shù)的不斷發(fā)展從三個方面為集成電路技術(shù)的進(jìn)步提供了保證：其一是大面積均勻曝光，在同一塊硅片上同時做出大量器件和芯片，保證了批量化的生產(chǎn)水平；其二是圖形線寬不斷縮小，使用權(quán)集成度不斷提高，生產(chǎn)成本持續(xù)下降；其三，由于線寬的縮小，器件的運行速度越來越快，使用權(quán)集成電路的性能不斷提高。隨著集成度的提高，光刻技術(shù)所面臨的困難也越來越多。
光刻技術(shù)面臨的困難與挑戰(zhàn) | |
≥32納米 | 內(nèi)容概要 |
光學(xué)掩膜版圖形分辨率加強技術(shù)的研發(fā)和后光學(xué)成像技術(shù)掩膜版的制造 | 控制圖形的對準(zhǔn)，線寬和缺陷，使用亞分辨率輔助圖形技術(shù)；掌握曝光過程中缺陷的產(chǎn)生；制訂193nm工藝平臺上實現(xiàn)小于45納米半間距線寬工藝圖形所需掩膜版的放大倍率，并研發(fā)基于小像場使用的補償模式；制造用于后光學(xué)成像技術(shù)的1倍五缺陷膜版 |
成本控制和投資回報 | 控制設(shè)備、工藝的投入產(chǎn)出比，制造成本可接受且適用的光學(xué)掩膜版和用于后光學(xué)成像技術(shù)的掩膜版；合理調(diào)配資源，杜絕浪費，研發(fā)450mm硅片生產(chǎn)設(shè)備 |
工藝控制 | 控制柵電極的線寬變化＜4nm，研發(fā)新的圖形對準(zhǔn)技術(shù)＜11nm；控制線寬邊緣粗糙度表現(xiàn)；控制測量引入線寬變化和缺陷＜50nm；采用更精確的光刻膠模型，采用更精確的OPC模型，并基于光學(xué)極化效應(yīng)確認(rèn)其表現(xiàn)；控制并校正光刻設(shè)備的光散射，尤其針對極紫外線光刻設(shè)備；采用利于光刻工藝的設(shè)計和成產(chǎn)要求優(yōu)化的設(shè)計方案 |
沉浸式光刻技術(shù) | 控制沉浸式光刻技術(shù)生產(chǎn)中產(chǎn)生的缺陷、研發(fā)、優(yōu)化光刻膠的組成，使之具備和液體以及頂部疏水層良好的兼容性，研發(fā)折射率＞1.8的光刻膠；折射率＞1.65的浸沒液體以及折射率＞1.65的光學(xué)鏡頭材料 |
極紫外線光刻技術(shù) | 制造低缺陷密度的掩膜基板；研發(fā)功率＞115瓦的光源系統(tǒng)以及長壽命低損耗的光學(xué)部件；研發(fā)線寬邊緣粗糙度＜3nm，感光靈敏度＜10ml/cm2；分辨率＜40納米半間距線寬工藝圖形的光刻膠；制造＜0.01nm均方根誤差和小于10%本征光散射的光學(xué)部件；控制光學(xué)部件的污染，研究不使用有機保護(hù)薄膜的掩膜版保護(hù)；研究與光學(xué)成像工藝生產(chǎn)設(shè)備的兼容性 |
●光刻系統(tǒng)的組成：
光刻機是一種曝光工具，這是光刻工程的核心部分，其造價昂貴，號稱世界上最精密的儀器，目前世界是已有7000萬美金的光刻機。光刻機堪稱現(xiàn)代光學(xué)工業(yè)之花，其制造難度之大，到現(xiàn)在全世界也不過兩三家公司能夠制造而已。
掩膜版
光刻膠（常伴隨著光刻機的發(fā)展而前進(jìn)，在一定程度上其也制約著光刻工藝的發(fā)展）
光刻技術(shù)主要指標(biāo)：
分辨率W（resolution）-> 光刻系統(tǒng)所能分辨和加工的最小線條尺寸
焦深（DOF-DepthOf Focus）-> 投影光學(xué)系統(tǒng)可清晰成像的尺度范圍
關(guān)鍵尺寸（CD-Critical Dimension）控制
對準(zhǔn)和套刻精度（Alignment and Overlay）
產(chǎn)率（Throughout）
價格
其中，W是決定光刻系統(tǒng)最重要的指標(biāo)，也是決定芯片最小特征尺寸的原因。
其由瑞利定律決定：R= k1r/NA，其中r是光刻波的波長。
提高光刻分辨率的途徑:
減小波長r，其中，光刻加工極限值：r/2 ，即半波長的分辨率
增加數(shù)值孔徑
優(yōu)化系統(tǒng)設(shè)計（分辨率增強技術(shù)）
減小k1
主流光刻技術(shù):
248nmDUV技術(shù) （KrF準(zhǔn)分子激光）-> 0.10um 特征尺寸
193nmDUV技術(shù) （ArF準(zhǔn)分子激光）-> 90nm特征尺寸
193nm沉浸式技術(shù)（ArF準(zhǔn)分子激光）-> 65nm特征尺寸
新一代的替代光刻技術(shù):
157nmF2
EUV光刻紫外線光刻
電子束投影光刻
X射線光刻
離子束光刻
納米印制光刻
光學(xué)透鏡
透射式透鏡（248nm、193nm)
反射式透鏡（157nm）
掩膜版
由透光的襯底材料（石英玻璃）和不透光金屬吸收層材料（主要是金屬Cr）組成。
通常要在表面淀積一層抗深紫外光損傷的增光型保護(hù)涂層
分辨率增強技術(shù)(RET):
Step-Scan技術(shù)
偏軸照明(OAI)
鄰近效應(yīng)校正(OPC)
移相掩膜(PSM)
具有化學(xué)增強放大功能的快速感光光刻膠
光刻膠修剪(ResistTrimming)
抗反射功能和表面感光后的多層光刻膠