极紫外投影光刻两镜微缩投影系统的光学设计

极紫外投影光刻(EUVL)两镜微缩投影物镜通常采用Schwarzschild结构和平场结构。本文分析了这两种结构在EUVL不同发展阶段的设计特点,并依据有限距反射系统像差理论,从解析解出发,设计了两套平场两镜系统,分别用于对分辨力为70nm、无遮拦、环形视场扫描曝光系统及目前研制的EUVL32nm技术节点小视场曝光系统的研究。系统设计指标满足极紫外投影光刻要求。

极紫外投影光刻掩模的多层膜与照明误差

讨论了极紫外投影光刻掩模的反射光谱随多层膜参量的变化,通过曲线拟合得到了峰值反射率、带宽和中心波长与多层膜粗糙度、材料比值以及周期厚度的9个函数关系·模拟了6镜极紫外投影光刻系统的反射光谱,并计算了晶圆片处的相对照明强度·分析了由掩模在晶圆片处引入的照明误差,给出了照明误差的合成公式·

粗糙度对极紫外投影光刻掩模的影响

基于Nevot-Croce模型,计算了一系列具有粗糙界面的极紫外投影光刻掩模的反射光谱。通过拟合计算结果,得到了峰值反射率、带宽和中心波长与粗糙度的函数关系。根据光刻系统对照明均匀性的要求,讨论了在相同粗糙度变化范围内,分别由峰值反射率、带宽和中心波长引起的照明误差。结果表明,粗糙度对极紫外投影光刻掩模的峰值反射率影响最大。当掩模粗糙度为0.85±0.04nm时,峰值反射率将产生±0.9%的波动,并由此产生±1.5%的照明误差。为保证由峰值反射率导致的照明误差小于±1%,极紫外投影光刻掩模的粗糙度必须控制在±0.025nm以内。

极紫外投影光刻掩模技术

介绍了掩模基片的技术要求,分析了制备掩模多层膜的难点以及相应的解决措施,然后讲解了吸收层干刻法制备掩模的工艺流程,最后介绍了掩模缺陷的检测技术并概述了极紫外投影光刻掩模技术的现状。

极紫外投影光刻原理装置的集成研究

论述了光刻技术发展的历程、趋势和极紫外投影光刻技术的特性 ,并介绍了极紫外投影光刻原理装置的研制工作。该装置由激光等离子体光源、掠入射椭球聚光镜、透射掩模、施瓦茨微缩投影物镜及相应的真空系统组成。其工作波长为 13nm ,在直径为 0 1mm的像方视场内设计分辨率优于 0 1μm。

极紫外投影光刻掩模衍射简化模型的研究

建立一个计算极紫外投影光刻掩模衍射场的简化模型,在该简化模型中通过对入射光场进行追迹推导衍射场分布的解析表达式。简化模型中的掩模包括多层膜结构和吸收层结构两部分。多层膜结构的衍射近似为镜面反射。吸收层结构的衍射利用薄掩模修正模型进行分析,即将吸收层等效为位于某等效面上的薄掩模,引入边界点脉冲描述边界衍射效应,通过确定等效面的位置和边界点脉冲的振幅和相位,对经过吸收层的几何光波进行修正。吸收层结构的薄掩模修正模型能够用于计算斜入射角在12°范围内变化时,11nm及其以上节点的密集线条的衍射场。以计算6°角斜入射、22nm密集线条的掩模衍射场为例,该掩模简化模型与严格仿真计算结果相一致。

极紫外投影光刻掩模阴影效应分析

极紫外(EUV)投影光刻掩模在斜入射光照明条件下,掩模成像图形位置和成像图形特征尺寸(CD)都将随入射光方向变化,即存在掩模阴影效应。基于一个EUV掩模衍射简化模型实现了掩模阴影效应的理论分析和补偿,得到了掩模(物方)最佳焦面位置和掩模图形尺寸校正量的计算公式。掩模(物方)焦面位置位于多层膜等效面上减小了图形位置偏移;基于理论公式对掩模图形尺寸进行校正,以目标CD为22nm的线条图形为例,入射光方向变化时成像图形尺寸偏差小于0.3nm,但当目标CD继续减小时理论公式误差增大,需进一步考虑掩模斜入射时整个成像光瞳内的能量损失和补偿。

极紫外投影光刻接触孔掩模的快速仿真计算

采用一个极紫外投影光刻掩模衍射简化模型实现了三维接触孔掩模衍射场的快速仿真计算。基于该模型,得到了接触孔掩模衍射场分布的解析表达式,并对光刻成像时的图形位置偏移现象进行了解释和分析。简化模型中,掩模包括吸收层和多层膜两部分结构,吸收层的透射利用薄掩模修正模型进行计算,多层膜的反射近似为镜面反射。以周期44nm、特征尺寸分别为16nm和22nm的方形接触孔为例,入射光方向发生变化时,该简化模型与严格仿真相比,图形特征尺寸误差小于0.4nm,计算速度提高了近100倍。此外,考虑到多层膜镜面位置对图形位置偏移量的影响,得到了图形位置偏移量的计算公式,其计算结果也与严格仿真相一致。

极紫外投影光刻技术

极紫外光刻最有可能成为下世纪初批量生产线宽小于 0 1μm集成电路的技术 ,倍受世界各国 ,尤其是美国和日本两个集成电路生产大国的密切关注 ,近年来得到了飞速发展 .先后在极紫外光刻用无污染“碎片”激光等离子体光源、高反射率极紫外多层膜制备技术、面形精度达亚纳米表面粗糙度均方根值小于0 3nm的非球面超光滑表面加工与检测技术、无应力光学装校与调整、缺陷密度极小的反射式掩模、适于极紫外光曝光的表面成象光刻胶技术和稳定性达纳米量级工作台与对准精度达 15nm对准系统等关键技术上取得了重要进展 .已用极紫外光刻实验装置制作出线宽达 0 1μm的门电路 ,整个制作过程除光刻外 ,其他技术都是现有的集成电路制作技术 . 0 1μm线宽门电路研制成功表明极紫外光刻技术适合与现有其他技术相匹配 ,适合大批量生产 ,是现有光刻技术的合理延续 .我国在极紫外投影光刻各单元技术研究中有相当基础 ,在适当资助下 ,完全可以发展我国自己的极紫外投影光刻技术 .

离轴照明Schwarzschild投影物镜的计算机辅助装调方法

介绍计算机辅助装调方法在离轴照明EUVL光学系统中的应用,阐述了一种基于奇异值分解(SVD)的牛顿迭代法来求解失调量。利用该方法对敏感矩阵进行分解,从中分析得到影响不同像差的结构参数的敏感性,并筛选出补偿器,求出相应失调量的大小。在此基础上进行多次模拟装调,证明各种情况都是收敛的,可以实现精密装调的目的。

下一代光刻技术研究开发情况

一、前言在微电子制造技术中,最为关键的是用于电路版图图形生成和复制的光刻技术,光刻技术的研究与开发在每一代集成电路技术的更新中都扮演着技术先导的角色。目前国际微电子领域最引人关注的热点就是即将到来的光刻技术变革。这一变革将对整个微电子制造技术的发展产生深远的影响。由于分辨率增强技术的发展,光学光刻的极限分辨率可以达到光源波长的1/2。因此,193nm

偏心孔阑离轴照明EUVL微缩投影物镜的设计及模拟装调

针对极紫外投影光刻 ( Extreme Ultraviolet Lithography,简称 EUVL)工作波长短的特点及由此带来的一些问题 ,对 EUVL微缩投影物镜的结构参数进行分析选择 ,设计了离轴照明方式的 Schwarzschild微缩投影成像物镜。利用基于奇异值分解的牛顿迭代法对敏感矩阵进行分解 ,求出相应失调量的大小 。

现代光刻技术

作为当前集成电路制造的主流技术,光学光刻在趋近其分辨力极限的同时,面临着越来越大的挑战,即便在波前工程和分辨力增强技术的帮助下,光学光刻的分辨力也难以满足快速发展的半导体产业的技术需求。接近式 X 射线光刻技术(XRL)、散射角限制电子束投影光刻技术(SCALPEL)、电子束直写光刻技术(EBDW)、极紫外线即软 X 射线投影光刻技术(EUVL)、离子投影光刻技术(IPL)等下一代光刻技术(NGL)将会在特征线宽为 100—70 nm 的技术节点介入集成电路制造的主流技术中。从目前 NGL 技术发展的趋势和市场需求的多元化来看,竞争的结果很可能是各种 NGL 技术并存。当特征尺寸进入纳米尺度(≤100 nm)以后,最终只有那些原子级的成像技术才能成为胜者。

32nm节点极紫外光刻掩模的集成研制

报道了国内首块用于极紫外投影光刻系统的6inch(1inch=2.54cm)标准极紫外光刻掩模。论述了32nm节点6inch标准极紫外光刻掩模的设计方案,及掩模衬底、反射层、吸收层材料的工艺特性研究,对缺陷控制及提高掩模效率的方法进行了分析。运用时域有限差分法对掩模的光学特性进行了仿真,根据仿真结果确定合适的Cr吸收层厚度。运用电子束光刻技术进行了掩模的图形生成,针对其中的电子束光刻临近效应进行了蒙特卡罗理论分析,用高密度等离子体刻蚀进行了图形转移,所制造的掩模图形特征尺寸小于100nm,特征尺寸控制精度优于20nm,满足技术设计要求。

CO_2,O_2,CF_4液体微滴喷射靶激光等离子体光源光谱

基于软X射线辐射计量和极紫外投影光刻(EUVL)应用,研制了一台使用纳秒激光器的液体微滴喷射靶激光等离子体(LPP)极紫外光源。该光源由一个可连续控温的不锈钢电磁喷气阀门、YAG激光器和能同步控制喷气阀门和激光器的脉冲发生器组成。使用液氮作致冷剂,控温范围77～473 K。对于足够高的背景气压和低的阀门温度,当气体经过阀门脉冲式地喷入真空靶室内时,气体经过气-液相变碎裂成大量的液体微滴形成液体微滴喷射靶。首先,依据非相对论量子力学理论,使用原子光谱分析常用的Cowan程序,计算了O2,CO2和CF4等几种液体在1011～1012W.cm-2激光功率密度下可能相应产生的O4+,O5+,O6+,O7+,F5+,F6+和F7+离子的电偶极辐射跃迁波长和跃迁概率。其次,在激光焦点功率密度为8×1011W.cm-2时,测量了CO2,O2,CF4液体微滴喷射靶在6～20 nm波段的光谱。理论计算结果与实验结果相比较,得出了所测量谱线的电偶极辐射跃迁波长和跃迁概率以及跃迁能级所应归属的组态和光谱项。

Xe液体微滴靶激光等离子体光源实验

基于Xe的惰性和在13～14nm波段高的辐射强度，Xe被认为是极紫外投影光刻（EuVL）潜在的靶材，为此设计和研制了一台液体微滴喷射靶激光等离子体（LPP）极紫外光源。详细地研究了Xe液体微滴喷射靶的光谱辐射特性、在13．4nm的激光-EUV转换效率、辐射稳定性及碎屑产生状况。实验结果表明，Xe在13．4nm的最高转换效率可以达到0．75％／2πsr／2%bw，辐射稳定性±4％（1σ），在激光打靶10^5次后无碎屑产生。

微细加工技术与设备

TN305 2003010743基于一种新微细加工技术的亚波长光栅的研制=Subwavelengthgratings based on a new microfabrication technology[刊,中]/李以贵(上海交通大学微纳米科学技术研究院.上海(200030)),陈迪…//光学学报.-2002,22(8)-1008-1010描述了一种新的亚波长光栅的微细加工技术,即电子束(EB)扫描曝光得到相应的亚微米级的线宽图形,再利用快速原子束刻蚀设备获得了高深宽比的立体结构。用此加工技术获得了100nm以下的刻蚀精度。