衍射極限附近的光刻工藝

目錄
第1章光刻技術(shù)引論
1.1集成電路簡(jiǎn)史
1.2我國(guó)集成電路的發(fā)展簡(jiǎn)史(1958年—20世紀(jì)90年代)
1.3我國(guó)成像鏡頭的發(fā)展簡(jiǎn)史和我國(guó)數(shù)碼相機(jī)的最新成果
1.4光刻機(jī)的發(fā)展簡(jiǎn)史和我國(guó)光刻機(jī)的發(fā)展簡(jiǎn)史
1.5我國(guó)光刻膠的發(fā)展簡(jiǎn)史和最新進(jìn)展
1.6光刻工藝使用的其他設(shè)備的發(fā)展和我國(guó)的發(fā)展
1.7光刻工藝的仿真計(jì)算發(fā)展包括光學(xué)鄰近效應(yīng)修正的發(fā)展
1.8極紫外光刻的發(fā)展和導(dǎo)向自組裝的發(fā)展
結(jié)語(yǔ)
引文
第2章光刻工藝概覽
2.1光刻的整體技術(shù)要點(diǎn)
2.2光刻工藝的流程
2.2.1第一步： 氣體硅片表面預(yù)處理
2.2.2第二步： 旋涂光刻膠，抗反射層
2.2.3第三步： 曝光前烘焙
2.2.4第四步： 對(duì)準(zhǔn)和曝光
2.2.5第五步： 曝光后烘焙
2.2.6第六步： 顯影和沖洗
2.2.7第七步： 顯影后烘焙，堅(jiān)膜烘焙
2.2.8第八步： 測(cè)量
2.3光刻工藝使用的設(shè)備
2.3.1光刻機(jī)
2.3.2涂膠顯影一體機(jī)
2.4光刻工藝使用的材料： 光刻膠、抗反射層、填隙材料
2.5光刻工藝的一整套建立方法，包括確定各種膜厚、照明條件、工藝窗口等
思考題
引文
第3章光學(xué)成像原理及分辨率
3.1光學(xué)成像原理
3.2分辨率的定義： 瑞利判據(jù)、全寬半高定義
3.3部分相干光的成像理論： 照明條件中的部分相干性
3.4光學(xué)照明系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和功能： 科勒照明方式
3.5光學(xué)成像的傅里葉變換
思考題
引文



第4章光刻膠
4.1光刻材料綜述
4.1.1光刻膠
4.1.2溶劑
4.1.3光刻膠的生產(chǎn)流程
4.1.4抗反射層
4.1.5顯影液和清洗液
4.1.6剝離劑和清除劑
4.2負(fù)性光刻膠(光刻膠樹(shù)脂、負(fù)性光刻膠類(lèi)型、交聯(lián)化學(xué)原理)
4.2.1負(fù)性光刻膠原理
4.2.2負(fù)性光刻膠類(lèi)型
4.3非化學(xué)放大型正性光刻膠——紫外436nm、365nm光刻膠
4.3.1非化學(xué)放大型正性光刻膠——重氮萘醌酚醛樹(shù)脂
光刻膠
4.3.2重氮萘醌酚醛樹(shù)脂類(lèi)型光刻膠體系的主要組成成分
4.4化學(xué)放大型的正性光刻膠——深紫外248nm、193nm光刻膠
4.4.1對(duì)更短波長(zhǎng)深紫外光刻膠的需求
4.4.2化學(xué)放大的原理
4.4.3基于聚羥基苯乙烯及其衍生物的248nm光刻膠
4.4.4以聚甲基丙烯酸酯為主的193nm光刻膠
4.4.5193nm浸沒(méi)式光刻膠
4.4.6正性負(fù)顯影光刻膠
4.5極紫外光刻膠
4.5.1基于斷鏈作用的非化學(xué)放大光刻膠
4.5.2聚合物型化學(xué)放大光刻膠
4.5.3正性極紫外化學(xué)放大光刻膠
4.5.4負(fù)性有機(jī)小分子型光刻膠
4.5.5正性有機(jī)小分子型光刻膠
4.5.6基于無(wú)機(jī)物的新型光刻膠
4.6光刻膠的分辨率線邊粗糙度曝光靈敏度極限
4.7輻射化學(xué)與光化學(xué)概述
4.7.1輻射作用
4.7.2激發(fā)態(tài)復(fù)合物
4.7.3能量轉(zhuǎn)移
4.7.4光譜增感
4.7.5光化學(xué)與輻射化學(xué)
4.7.6輻射化學(xué)量子產(chǎn)率
4.7.7輻射曝光敏感度
4.7.8輻射與光刻膠材料相互作用機(jī)理
4.8描述光刻膠物理特性的基本參數(shù)
4.8.1迪爾參數(shù)
4.8.2光酸擴(kuò)散長(zhǎng)度和系數(shù)
4.8.3光刻膠顯影液中溶解率對(duì)比度
思考題
引文
第5章抗反射層
5.1抗反射層和反射率控制
5.2抗反射層種類(lèi)
5.2.1頂部抗反射層
5.2.2底部抗反射層
5.3有機(jī)、無(wú)機(jī)底部抗反射層對(duì)比
5.4底部抗反射層光刻膠相互作用
5.5含硅的抗反射層
5.6用于極紫外光刻的底部增感層
思考題
引文
第6章光刻機(jī)
6.1引言
6.2成像鏡頭的發(fā)展和像差消除原理
6.2.1單片凸透鏡的像差分析(三階塞得像差)
6.2.23片3組柯克鏡頭的成像和像差分析
6.2.34片3組天塞鏡頭的成像和像差分析
6.2.46片4組雙高斯鏡頭的成像和像差分析
6.3像差的種類(lèi)和表征
6.3.1球差、彗差、像散、場(chǎng)曲、畸變、軸向色差、橫向色差
6.3.2鏡頭像差的分?jǐn)傇恚?6片4組鏡頭像差分析
6.4齊明點(diǎn)和零像差設(shè)計(jì)
6.5大數(shù)值孔徑光刻機(jī)鏡頭的介紹
6.5.1蔡司0.93NA、193nm深紫外投影物鏡的成像和像差分析、結(jié)構(gòu)分析
6.5.2蔡司1.35NA、193nm水浸沒(méi)式折反深紫外投影物鏡的成像和像差分析、
結(jié)構(gòu)分析
6.5.3蔡司0.33NA、6片6組13.5nm極紫外全反射式投影物鏡的成像和
像差分析、結(jié)構(gòu)分析
6.5.4更加大數(shù)值孔徑極紫外投影物鏡的展望
6.5.5我國(guó)光刻投影物鏡的簡(jiǎn)要發(fā)展歷程和最新發(fā)展
6.6光刻機(jī)的移動(dòng)平臺(tái)介紹
6.6.1移動(dòng)平臺(tái)系統(tǒng)、移動(dòng)平臺(tái)的功能、結(jié)構(gòu)和主要元件
6.6.2移動(dòng)平臺(tái)三維空間位置的校準(zhǔn)
6.6.3阿斯麥雙工件臺(tái)光柵尺測(cè)控系統(tǒng)的介紹
6.6.4我國(guó)在光刻機(jī)雙工件臺(tái)移動(dòng)平臺(tái)研制的最新成果
6.6.5光刻機(jī)中硅片的對(duì)準(zhǔn)和調(diào)平(阿斯麥雙工件臺(tái)方法、尼康串列
工件臺(tái)方法)
6.6.6掩模臺(tái)的對(duì)準(zhǔn)
6.6.7硅片平臺(tái)的高精度對(duì)準(zhǔn)補(bǔ)償
6.6.8浸沒(méi)式光刻機(jī)硅片臺(tái)的溫度補(bǔ)償、硅片吸附的局部受力導(dǎo)致的套刻
偏差補(bǔ)償
6.6.9掩模版受熱的k18畸變系數(shù)的補(bǔ)償
6.6.10鏡頭受熱的焦距和像散補(bǔ)償方法
6.6.11光刻機(jī)的產(chǎn)能計(jì)算方法介紹
6.6.12光刻機(jī)中的部分傳感器(空間像傳感器、光瞳像差傳感器、光強(qiáng)探測(cè)
傳感器、干涉儀等)
6.7光刻機(jī)的照明系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和功能
6.7.1固定光圈的照明系統(tǒng)、帶可變照明方式的照明系統(tǒng)(阿斯麥的可變焦
互補(bǔ)型錐鏡)
6.7.2照明光的非相干化、均勻化及穩(wěn)定性
6.7.3偏振照明系統(tǒng)
6.7.4自定義照明系統(tǒng)(阿斯麥的Flexray)
6.8光刻機(jī)的使用和維護(hù)
6.8.1光刻機(jī)的定期檢查項(xiàng)目(焦距校準(zhǔn)、套刻校準(zhǔn)、照明系統(tǒng)校準(zhǔn)、
光束準(zhǔn)直)
6.8.2多臺(tái)光刻機(jī)的套刻匹配(標(biāo)準(zhǔn))
6.8.3多臺(tái)光刻機(jī)的照明匹配
6.8.4多臺(tái)光刻機(jī)的焦距匹配
6.8.5阿斯麥光刻機(jī)的基線維持功能
6.9光刻機(jī)的延伸功能
6.9.1曝光均勻性的補(bǔ)償
6.9.2套刻分布的補(bǔ)償
6.9.3阿斯麥光刻機(jī)基于氣壓傳感器的精確調(diào)平測(cè)量
6.9.4硅片邊緣對(duì)焦調(diào)平的特殊處理
6.9.5硅片邊緣曝光的特殊處理
6.10193nm浸沒(méi)式光刻機(jī)的特點(diǎn)
6.10.1防水貼
6.10.2浸沒(méi)頭(水罩)
6.1113.5nm極紫外光刻機(jī)的一些特點(diǎn)
6.11.1激光激發(fā)的等離子體光源
6.11.2照明系統(tǒng)、自定義照明系統(tǒng)
6.11.3全反射式的掩模版和投影物鏡
6.11.4高數(shù)值孔徑的投影物鏡設(shè)計(jì)： X方向和Y方向放大率不同的
物鏡
思考題
引文
第7章涂膠烘焙顯影一體機(jī)： 軌道機(jī)
7.1軌道機(jī)的主要組成部分(涂膠機(jī)、熱板、顯影機(jī))和功能
7.1.1涂膠子系統(tǒng)
7.1.2熱板子系統(tǒng)
7.1.3顯影子系統(tǒng)
7.2光刻膠的容器類(lèi)型(Nowpak和玻璃瓶)、輸送管道和輸送泵
7.3顯影后沖洗設(shè)備(含氮?dú)鈬婎^的先進(jìn)缺陷去除ADR沖洗設(shè)備)
7.4光刻設(shè)備使用的各種過(guò)濾器
思考題
引文
第8章光刻工藝的測(cè)量設(shè)備
8.1線寬掃描電子顯微鏡的原理和基本結(jié)構(gòu)(電子光學(xué)系統(tǒng)的基本參數(shù))
8.2線寬掃描電子顯微鏡的測(cè)量程序和測(cè)量方法
8.3線寬掃描電子顯微鏡的校準(zhǔn)和調(diào)整
8.4套刻顯微鏡的原理和測(cè)量方法
8.5套刻顯微鏡的測(cè)量程序和測(cè)量方法
8.6套刻顯微鏡設(shè)備引入的誤差及其消除方法
8.7基于衍射的套刻探測(cè)原理
8.8套刻記號(hào)的設(shè)計(jì)
8.9光學(xué)線寬測(cè)量原理
8.10缺陷檢查設(shè)備原理
思考題
引文
第9章光掩模
9.1光掩模的種類(lèi)
9.2光掩模的制作
9.2.1掩模版的數(shù)據(jù)處理
9.2.2掩模版的曝光刻蝕
9.2.3掩模版線寬、套刻、缺陷的檢測(cè)
9.2.4掩模版的修補(bǔ)
9.3光掩模制作過(guò)程中的問(wèn)題
9.3.1掩模版電子束曝光的鄰近效應(yīng)及補(bǔ)償方法
9.3.2電子束曝光的其他問(wèn)題(霧化、光刻膠過(guò)熱等)
9.4光掩模線寬均勻性在不同技術(shù)節(jié)點(diǎn)的參考要求
9.4.1各技術(shù)節(jié)點(diǎn)對(duì)掩模版線寬均勻性的要求
9.4.2線寬均勻性測(cè)量使用的圖形類(lèi)型
9.5光掩模制作和檢測(cè)設(shè)備的其他資料
9.5.1電子束各種掃描方式及其優(yōu)缺點(diǎn)介紹
9.5.2電子束曝光機(jī)采用的電子槍
9.5.3多電子束的介紹和最新進(jìn)展
思考題
引文
第10章光刻工藝參數(shù)和工藝窗口
10.1曝光能量寬裕度、歸一化的圖像光強(qiáng)對(duì)數(shù)斜率
10.2對(duì)焦深度
10.3掩模版誤差因子
10.4線寬均勻性(包括圖形邊緣粗糙程度)
10.5光刻膠形貌
思考題
引文
第11章光刻工藝的仿真
11.1反射率仿真算法
11.2對(duì)準(zhǔn)記號(hào)對(duì)比度的算法
11.2.1阿斯麥Athena系統(tǒng)仿真算法和尼康FIA系統(tǒng)仿真算法
11.2.2兩種算法和實(shí)驗(yàn)的比較
11.3光刻空間像的仿真參數(shù)
11.4一維阿貝仿真算法
11.5二維阿貝仿真算法
11.6基于傳輸交叉系數(shù)的空間像算法
11.7矢量的考慮
11.8偏振的計(jì)算
11.9像差的計(jì)算
11.10瓊斯矩陣
11.11時(shí)域有限元的算法
11.11.1掩模三維散射造成的掩模函數(shù)的修正
11.11.2麥克斯韋方程組
11.11.3Yee元胞
11.11.4麥克斯韋方程組的離散化
11.11.5二階吸收邊界條件
11.11.6完全匹配層邊界條件
11.11.7金屬介電常數(shù)避免發(fā)散的方法
11.11.8掩模版三維散射的效應(yīng)： 一維線條/溝槽
11.11.9掩模版三維散射的效應(yīng)： 二維線端/通孔
11.12嚴(yán)格的耦合波算法
11.13光源掩模聯(lián)合優(yōu)化
11.13.1不同光瞳照明條件對(duì)掩模版圖形的影響
11.13.2一個(gè)交叉互聯(lián)圖形的光源掩模聯(lián)合優(yōu)化舉例
11.14光刻膠曝光顯影模型
11.14.1一般光刻膠光化學(xué)反應(yīng)的閾值模型
11.14.2改進(jìn)型整合參數(shù)模型
11.14.3光刻膠光酸等效擴(kuò)散長(zhǎng)度在不同技術(shù)節(jié)點(diǎn)上的列表
11.14.4負(fù)顯影光刻膠的模型特點(diǎn)
11.14.5負(fù)顯影光刻膠的物理模型
11.15逆光刻仿真算法
11.15.1逆光刻的思想
11.15.2逆光刻的主要算法
11.15.3逆光刻面臨的主要挑戰(zhàn)
11.16其他仿真算法
思考題
引文
第12章光學(xué)鄰近效應(yīng)修正
12.1光學(xué)鄰近效應(yīng)
12.1.1調(diào)制傳遞函數(shù)
12.1.2禁止周期
12.1.3光學(xué)鄰近效應(yīng)的圖示分析(一維線條/溝槽)
12.1.4照明離軸角和光酸擴(kuò)散長(zhǎng)度對(duì)鄰近效應(yīng)的影響
12.1.5光學(xué)鄰近效應(yīng)在線端線端、線端橫線結(jié)構(gòu)的表現(xiàn)
12.2光學(xué)鄰近效應(yīng)的進(jìn)一步探討： 密集圖形和孤立圖形
12.3相干長(zhǎng)度的理論和仿真計(jì)算結(jié)果
12.4基于規(guī)則的簡(jiǎn)單光學(xué)鄰近效應(yīng)修正方法
12.5基于模型的光學(xué)鄰近效應(yīng)修正中空間像計(jì)算的化簡(jiǎn)
12.5.1傳輸交叉系數(shù)TCC的Cobb本征值分解
12.5.2傳輸交叉系數(shù)TCC的Yamazoe奇異值分解
12.5.3包含矢量信息的傳輸交叉系數(shù)
12.5.4掩模版多邊形圖形的基于邊的分解
12.5.5掩模三維效應(yīng)計(jì)算的區(qū)域分解法(DDM方法)
12.6基于模型的光學(xué)鄰近效應(yīng)修正： 建模
12.6.1模型的數(shù)學(xué)表達(dá)式和重要參數(shù)
12.6.2建模采用的圖形類(lèi)型
12.6.3類(lèi)似20nm邏輯電路的前段線條層OPC建模舉例
12.6.4類(lèi)似20nm邏輯電路的中后段通孔層OPC建模的特點(diǎn)
12.6.5類(lèi)似20nm邏輯電路的后段溝槽層OPC建模的特點(diǎn)
12.7基于模型的光學(xué)鄰近效應(yīng)修正： 修正程序
12.8光學(xué)鄰近效應(yīng)中的亞分辨輔助圖形的添加
12.8.1基于規(guī)則的添加
12.8.2基于模型的添加
12.9基于模型的光學(xué)鄰近效應(yīng)修正： 薄弱點(diǎn)分析和去除
12.9.1薄弱點(diǎn)的分析和解決： 例1(線寬問(wèn)題的尋找和修補(bǔ))
12.9.2薄弱點(diǎn)的分析和解決： 例2(線寬問(wèn)題的尋找和修補(bǔ))
思考題
引文
第13章浸沒(méi)式光刻
13.1浸沒(méi)式光刻工藝產(chǎn)生的背景
13.2浸沒(méi)式光刻機(jī)使用的投影物鏡的特點(diǎn)
13.3浸沒(méi)式光刻工藝的分辨率提高
13.4浸沒(méi)式光刻工藝的工藝窗口提升
13.5浸沒(méi)式光刻工藝的新型光刻機(jī)的架構(gòu)改進(jìn)
13.5.1雙工件臺(tái)
13.5.2平面光柵板測(cè)控的硅片平臺(tái)
13.5.3紫外光源調(diào)平系統(tǒng)
13.5.4像素式自定義照明系統(tǒng)(靈活照明系統(tǒng))
13.6浸沒(méi)式光刻工藝的光刻膠
13.6.1最初的頂部隔水涂層
13.6.2自分凝隔水層的光刻膠
13.6.3含有光可分解堿的光刻膠
13.7浸沒(méi)式光刻工藝的光刻材料膜層結(jié)構(gòu)
13.8浸沒(méi)式光刻工藝特有的缺陷
13.9浸沒(méi)式軌道機(jī)的架構(gòu)
13.10浸沒(méi)式光刻的輔助工藝技術(shù)
13.10.1多重成像技術(shù)的使用
13.10.2負(fù)顯影技術(shù)
13.11浸沒(méi)式光刻工藝的建立
13.11.1光刻工藝研發(fā)的一般流程
13.11.2目標(biāo)設(shè)計(jì)規(guī)則的研究和確認(rèn)
13.11.3基于設(shè)計(jì)規(guī)則，通過(guò)仿真進(jìn)行初始光源、掩模版類(lèi)型的選取
13.11.4光刻材料的選取
思考題
引文
第14章光刻工藝的缺陷
14.1旋涂工藝缺陷
14.1.1表面疏水化處理工藝相關(guān)缺陷
14.1.2光刻膠旋涂缺陷
14.1.3洗邊工藝相關(guān)缺陷
14.2顯影工藝缺陷
14.2.1材料特性對(duì)顯影缺陷的影響
14.2.2顯影模塊硬件特點(diǎn)對(duì)顯影缺陷的影響
14.2.3顯影清洗工藝特性與缺陷的關(guān)系
14.3其他類(lèi)型缺陷(前層和環(huán)境等影響)
14.3.1化學(xué)放大光刻膠的“中毒”現(xiàn)象
14.3.2非化學(xué)放大光刻膠的“中毒”現(xiàn)象
14.4浸沒(méi)式光刻工藝缺陷
14.4.1浸沒(méi)式光刻機(jī)最早的專(zhuān)利結(jié)構(gòu)圖
14.4.2浸沒(méi)式光刻遇到的常見(jiàn)缺陷分類(lèi)分析
14.4.3去除浸沒(méi)式光刻缺陷的方法