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集成電路簡史
1.2我國集成電路的發(fā)展簡史(1958年—20世紀90年代)
1.3我國成像鏡頭的發(fā)展簡史和我國數(shù)碼相機的最新成果
1.4光刻機的發(fā)展簡史和我國光刻機的發(fā)展簡史
1.5我國光刻膠的發(fā)展簡史和最新進展
1.6光刻工藝使用的其他設備的發(fā)展和我國的發(fā)展
1.7光刻工藝的仿真計算發(fā)展包括光學鄰近效應修正的發(fā)展
1.8極紫外光刻的發(fā)展和導向自組裝的發(fā)展
結(jié)語
引文
第2章光刻工藝概覽
2.1光刻的整體技術(shù)要點
2.2光刻工藝的流程
2.2.1第一步： 氣體硅片表面預處理
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： 對準和曝光
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，堅膜烘焙
2.2.8第八步： 測量
2.3光刻工藝使用的設備
2.3.1光刻機
2.3.2涂膠顯影一體機
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章光學成像原理及分辨率
3.1光學成像原理
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光學照明系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和功能： 科勒照明方式
3.5光學成像的傅里葉變換
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負性光刻膠(光刻膠樹脂、負性光刻膠類型、交聯(lián)化學原理)
4.2.1負性光刻膠原理
4.2.2負性光刻膠類型
4.3非化學放大型正性光刻膠——紫外436nm、365nm光刻膠
4.3.1非化學放大型正性光刻膠——重氮萘醌酚醛樹脂
光刻膠
4.3.2重氮萘醌酚醛樹脂類型光刻膠體系的主要組成成分
4.4化學放大型的正性光刻膠——深紫外248nm、193nm光刻膠
4.4.1對更短波長深紫外光刻膠的需求
4.4.2化學放大的原理
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浸沒式光刻膠
4.4.6正性負顯影光刻膠
4.5極紫外光刻膠
4.5.1基于斷鏈作用的非化學放大光刻膠
4.5.2聚合物型化學放大光刻膠
4.5.3正性極紫外化學放大光刻膠
4.5.4負性有機小分子型光刻膠
4.5.5正性有機小分子型光刻膠
4.5.6基于無機物的新型光刻膠
4.6光刻膠的分辨率線邊粗糙度曝光靈敏度極限
4.7輻射化學與光化學概述
4.7.1輻射作用
4.7.2激發(fā)態(tài)復合物
4.7.3能量轉(zhuǎn)移
4.7.4光譜增感
4.7.5光化學與輻射化學
4.7.6輻射化學量子產(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光酸擴散長度和系數(shù)
4.8.3光刻膠顯影液中溶解率對比度
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
5.2.1頂部抗反射層
5.2.2底部抗反射層
5.3有機、無機底部抗反射層對比
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
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像差的種類和表征
6.3.1球差、彗差、像散、場曲、畸變、軸向色差、橫向色差
6.3.2鏡頭像差的分攤原理： 6片4組鏡頭像差分析
6.4齊明點和零像差設計
6.5大數(shù)值孔徑光刻機鏡頭的介紹
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我國光刻投影物鏡的簡要發(fā)展歷程和最新發(fā)展
6.6光刻機的移動平臺介紹
6.6.1移動平臺系統(tǒng)、移動平臺的功能、結(jié)構(gòu)和主要元件
6.6.2移動平臺三維空間位置的校準
6.6.3阿斯麥雙工件臺光柵尺測控系統(tǒng)的介紹
6.6.4我國在光刻機雙工件臺移動平臺研制的最新成果
6.6.5光刻機中硅片的對準和調(diào)平(阿斯麥雙工件臺方法、尼康串列
工件臺方法)
6.6.6掩模臺的對準
6.6.7硅片平臺的高精度對準補償
6.6.8浸沒式光刻機硅片臺的溫度補償、硅片吸附的局部受力導致的套刻
偏差補償
6.6.9掩模版受熱的k18畸變系數(shù)的補償
6.6.10鏡頭受熱的焦距和像散補償方法
6.6.11光刻機的產(chǎn)能計算方法介紹
6.6.12光刻機中的部分傳感器(空間像傳感器、光瞳像差傳感器、光強探測
傳感器、干涉儀等)
6.7光刻機的照明系統(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光刻機的使用和維護
6.8.1光刻機的定期檢查項目(焦距校準、套刻校準、照明系統(tǒng)校準、
光束準直)
6.8.2多臺光刻機的套刻匹配(標準)
6.8.3多臺光刻機的照明匹配
6.8.4多臺光刻機的焦距匹配
6.8.5阿斯麥光刻機的基線維持功能
6.9光刻機的延伸功能
6.9.1曝光均勻性的補償
6.9.2套刻分布的補償
6.9.3阿斯麥光刻機基于氣壓傳感器的精確調(diào)平測量
6.9.4硅片邊緣對焦調(diào)平的特殊處理
6.9.5硅片邊緣曝光的特殊處理
6.10193nm浸沒式光刻機的特點
6.10.1防水貼
6.10.2浸沒頭(水罩)
6.1113.5nm極紫外光刻機的一些特點
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計： 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： 軌道機
7.1軌道機的主要組成部分(涂膠機、熱板、顯影機)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光刻膠的容器類型(Nowpak和玻璃瓶)、輸送管道和輸送泵
7.3顯影后沖洗設備(含氮氣噴頭的先進缺陷去除ADR沖洗設備)
7.4光刻設備使用的各種過濾器
思考題
引文
第8章光刻工藝的測量設備
8.1線寬掃描電子顯微鏡的原理和基本結(jié)構(gòu)(電子光學系統(tǒng)的基本參數(shù))
8.2線寬掃描電子顯微鏡的測量程序和測量方法
8.3線寬掃描電子顯微鏡的校準和調(diào)整
8.4套刻顯微鏡的原理和測量方法
8.5套刻顯微鏡的測量程序和測量方法
8.6套刻顯微鏡設備引入的誤差及其消除方法
8.7基于衍射的套刻探測原理
8.8套刻記號的設計
8.9光學線寬測量原理
8.10缺陷檢查設備原理
思考題
引文
第9章光掩模
9.1光掩模的種類
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
9.2.4掩模版的修補
9.3光掩模制作過程中的問題
9.3.1掩模版電子束曝光的鄰近效應及補償方法
9.3.2電子束曝光的其他問題(霧化、光刻膠過熱等)
9.4光掩模線寬均勻性在不同技術(shù)節(jié)點的參考要求
9.4.1各技術(shù)節(jié)點對掩模版線寬均勻性的要求
9.4.2線寬均勻性測量使用的圖形類型
9.5光掩模制作和檢測設備的其他資料
9.5.1電子束各種掃描方式及其優(yōu)缺點介紹
9.5.2電子束曝光機采用的電子槍
9.5.3多電子束的介紹和最新進展
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、歸一化的圖像光強對數(shù)斜率
10.2對焦深度
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對準記號對比度的算法
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驗的比較
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偏振的計算
11.9像差的計算
11.10瓊斯矩陣
11.11時域有限元的算法
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： 一維線條/溝槽
11.11.9掩模版三維散射的效應： 二維線端/通孔
11.12嚴格的耦合波算法
11.13光源掩模聯(lián)合優(yōu)化
11.13.1不同光瞳照明條件對掩模版圖形的影響
11.13.2一個交叉互聯(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反應的閾值模型
11.14.2改進型整合參數(shù)模型
11.14.3光刻膠光酸等效擴散長度在不同技術(shù)節(jié)點上的列表
11.14.4負顯影光刻膠的模型特點
11.14.5負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章光學鄰近效應修正
12.1光學鄰近效應
12.1.1調(diào)制傳遞函數(shù)
12.1.2禁止周期
12.1.3光學鄰近效應的圖示分析(一維線條/溝槽)
12.1.4照明離軸角和光酸擴散長度對鄰近效應的影響
12.1.5光學鄰近效應在線端線端、線端橫線結(jié)構(gòu)的表現(xiàn)
12.2光學鄰近效應的進一步探討： 密集圖形和孤立圖形
12.3相干長度的理論和仿真計算結(jié)果
12.4基于規(guī)則的簡單光學鄰近效應修正方法
12.5基于模型的光學鄰近效應修正中空間像計算的化簡
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掩模三維效應計算的區(qū)域分解法(DDM方法)
12.6基于模型的光學鄰近效應修正： 建模
12.6.1模型的數(shù)學表達式和重要參數(shù)
12.6.2建模采用的圖形類型
12.6.3類似20nm邏輯電路的前段線條層OPC建模舉例
12.6.4類似20nm邏輯電路的中后段通孔層OPC建模的特點
12.6.5類似20nm邏輯電路的后段溝槽層OPC建模的特點
12.7基于模型的光學鄰近效應修正： 修正程序
12.8光學鄰近效應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基于模型的光學鄰近效應修正： 薄弱點分析和去除
12.9.1薄弱點的分析和解決： 例1(線寬問題的尋找和修補)
12.9.2薄弱點的分析和解決： 例2(線寬問題的尋找和修補)
思考題
引文
第13章浸沒式光刻
13.1浸沒式光刻工藝產(chǎn)生的背景
13.2浸沒式光刻機使用的投影物鏡的特點
13.3浸沒式光刻工藝的分辨率提高
13.4浸沒式光刻工藝的工藝窗口提升
13.5浸沒式光刻工藝的新型光刻機的架構(gòu)改進
13.5.1雙工件臺
13.5.2平面光柵板測控的硅片平臺
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浸沒式光刻工藝的光刻材料膜層結(jié)構(gòu)
13.8浸沒式光刻工藝特有的缺陷
13.9浸沒式軌道機的架構(gòu)
13.10浸沒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負顯影技術(shù)
13.11浸沒式光刻工藝的建立
13.11.1光刻工藝研發(fā)的一般流程
13.11.2目標設計規(guī)則的研究和確認
13.11.3基于設計規(guī)則，通過仿真進行初始光源、掩模版類型的選取
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材料特性對顯影缺陷的影響
14.2.2顯影模塊硬件特點對顯影缺陷的影響
14.2.3顯影清洗工藝特性與缺陷的關(guān)系
14.3其他類型缺陷(前層和環(huán)境等影響)
14.3.1化學放大光刻膠的“中毒”現(xiàn)象
14.3.2非化學放大光刻膠的“中毒”現(xiàn)象
14.4浸沒式光刻工藝缺陷
14.4.1浸沒式光刻機最早的專利結(jié)構(gòu)圖
14.4.2浸沒式光刻遇到的常見缺陷分類分析
14.4.3去除浸沒式光刻缺陷的方法