光刻机-整理2014

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1、1、光刻机应用背景利用生产集成电路的简要步骤：模版去除晶圆表面的保护膜。将晶圆浸泡在腐化剂中，去保护膜的部分被腐蚀掉后形成电路。用纯水洗净残留在晶圆表面的杂质。一片晶圆可以制作数十个集成电路，根据模版光刻机分为两种：模版和晶圆大小一样，模版不动。模版和集成电路大小一样，模版随光刻机聚焦部分移动。其中模版随光刻机移动的方式，模版相对光刻机中心位置不变，始终利用聚焦镜头中心部分能得到更高的精度。成为目前的主流。光刻机是利用紫外线通过模版去除晶圆表面的保护膜的设备。2、光刻机主要生产商光刻机是生产大规模集成电路的

2、核心设备，制造和维护需要高度的光学和电子工业基础，世界上只有少数厂家掌握。因此光刻机价格昂贵，通常在3，000至5，0000万美元。生产商有：ASML/尼康/佳能/恩科优/欧泰克/上海微电子装备/芯硕半导体（中国）/SUSS。3、技术水平典型产品：ASML公司的NXE:3300B系统：其源功率达到55W，每小时产出43块晶圆；其最终目标：最终目标是105W、69块。4、光刻机光源(1)、极深紫外激光光源：光刻机中采用的是激光等离子体（LPP）光源系统。其作用机理如下：二氧化碳激光脉冲经过放大、整形并对焦后，

3、进入激光激发等离子型真空室。激光脉冲非常精准地击射在由液态锡滴产生器所产生的液态锡滴上。具有高度激发物质的等离子前导波在二氧化碳激光脉冲与液态锡滴作用的区域辐射出13.5nm光子超紫外线。专为13.5nm波长所设计的多层镀膜反射镜集光器收集背向辐射光源。林博士介绍说，由于离子流控制（DoseControl）的损失（约20%）和SPF（spectralpurityfilter）损失（约35%），导致原始光源功率的损失约50%，因此要达到大规模生产（HVM）所需的100WEUV光刻曝光功率，则需要EUV光源的原

4、始功率达到200W。目前的光源功率还远低于这一目标。一是通过提高CO2的GainLength获得更高的激光能量。林博士表示，通过提高CO2的GainLength将原始功率提升了1.5~2倍的水平。二是通过采用预脉冲（pre-pulse）。目前通过工程测试台（EngineeringTestStand）获取的数据表明，在400ms爆发持续时间和80％的工作周期运转条件下，采用30μm直径锡滴，垂直入射集光器采用收集角度5sr和具有超紫外线平均反射率为50％的涂层，改进后的Cymer光源系统中间聚焦点功率可达到9

5、0W的水平（2）、深紫外激光光源193nm深紫外固体激光技术探索193nm深紫外固体激光技术探索（3）、1、其他技术难点光刻机最精密的部分就是透镜/反射镜组，大概占成本的75%。这是光刻机最核心的部件，很难很高端。需要加工到极高的形状精度和粗糙度，而且随着制程的提高，对精度的要求也越高。100nm制程需要加工到RMS0.5nm的面形精度和0.2nm粗糙度。EUVL要求更高，因为软X射线的波长极短，巴掌大的反射镜误差不能超过两个原子，近乎于“完美制造”。根据瑞利法则，分辨力的进一步提高，除了不断增大镜头的数值

6、孔径和缩短曝光波长外，工艺系数的不断提高也是一个十分重要的因素，在过去的20多年中，曝光波长已从g线(436nm)缩小到i线(365nm)，进而转向远紫外波长的248nmKrF和193nmArF准分子激光光源，更短波长的157nmF2准分子激光扫描Stepper正在开发中。由于以上技术已基本接近其物理极限，因此便提出采用离轴照明(OAI)、光学邻近效应校正(OPC)和移相掩模(PSM)等分辨力提高技术，使k1因子得到提高。它对于在光学光刻的基础上实现更高分辨力图形的曝光控制十分关键。由于SIA发展规划的修改

7、，现业界的专家极力主张采用大数值孔径的248nmKrFStepper在0.18μm的基础上向0.13μm延伸，承担0.13μm器件曝光的主角，从而为193nmArFStepper留出足够的成熟期使之在2003年的0?北0μm器件的批量生产中成为主流设备。