国家目标下的创新生态系统构建:以极紫外光刻机为例

产业权力是一国在战略性产业国际体系中影响其他国家行为和利益以维护本国利益或相对优势的能力。新型举国体制面向国家重大战略需求突破关键核心技术的最终指向也在于谋求产业权力。产业权力的形成是国家与市场互相嵌入的过程,也是一个系统性的过程。本文分析了创新生态系统中的权力结构及其形成过程,并以极紫外光刻机为例说明美国如何利用开放的市场机制完成其产业权力构建。研究发现,美国通过设计愿景、投放资源、定义规则等方式,成功在极紫外光刻机创新生态系统中嵌入了产业权力,实现其对极紫外光刻机产业的控制。创新生态系统能够调和国家战略控制与市场追求行业利润的目标差异,这为新型举国体制在国家战略目标下动员和整合各类要素资源、发挥政府机制与市场机制的作用提供了参考。

极紫外光刻材料研究进展

极紫外光刻是微电子领域有望用于下一代线宽为22nm及以下节点的商用投影光刻技术,光刻材料的性能与工艺是其关键技术之一。为我国开展极紫外光刻材料研究提供参考,综述了最近几年来文献报道的研究成果,介绍了极紫外光刻技术发展历程、现状、光刻特点及对光刻材料的基本要求,总结了极紫外光刻材料的研究领域和具体分类,着重阐述了主要光刻材料的组成、光刻原理,光刻性能所达到的水平和存在的主要问题,最后探讨了极紫外光刻材料未来的主要研究方向。

157nm紫外光刻设备用光学材料研究进展

介绍了半导体制进业专用设备,紫外光刻设备所使用的光学材料。介绍了该材料的选择,研究现状,该材料制造工艺技术的创新,以及与材料制造技术相配套的技术发展状况,同时分析了国际市场现状及该技术的发展趋势。

高分辨率极紫外光刻胶的研究进展

自集成电路芯片诞生半个多世纪以来,芯片尺寸在不断减少,以极紫外光刻为代表的光刻技术也有了显著的发展。同时,实现更高精度的光刻图案需要更加先进的光刻胶材料。传统的聚合物光刻胶材料因其相对分子质量大、高精度条纹易坍塌等缺陷使其使用受到限制。以分子玻璃和无机金属配合物光刻胶为代表的相对分子质量小、结构均一的新型光刻胶材料在国内外得到了广泛发展。本文对现阶段新型极紫外光刻胶材料的发展现状和趋势做了评述。

激光等离子体13.5 nm极紫外光刻光源进展

半导体产业是高科技、信息化时代的支柱。光刻技术,作为半导体产业的核心技术之一,已成为世界各国科研人员的重点研究对象。本文综述了激光等离子体13.5 nm极紫外光刻的原理和国内外研究发展概况,重点介绍了其激光源、辐射靶材和多层膜反射镜等关键系统组成部分。同时,指出了在提高激光等离子体13.5 nm极紫外光源输出功率的研究进程中所存在的主要问题,包括提高转换效率和减少光源碎屑。特别分析了目前已实现百瓦级输出的日本Gigaphoton公司和荷兰的ASML公司的极紫外光源装置。最后对该项技术的发展前景进行了总结与展望。

紫外光刻中部分相干光的传播及衍射效应

基于Hopkins公式,研究了接近式紫外光刻中扩展准单色光源经柯勒照明系统传播到掩模表面上任两点的复相干度,并建立相应的基于部分相干光理论的光刻模型.应用部分相干光的传播理论,研究掩模平面到光刻胶表面任意两点互强度的传播,进而得到光刻胶表面的光强分布.以此为基础,分析了由于掩模与光刻胶之间光的衍射效应而产生的光刻微结构的图形失真.给出了理论模型的计算模拟结果,并用实验对该理论模型的计算结果进行了验证.

SU-8胶紫外光刻的尺寸精度研究

研究了衍射效应对SU-8胶紫外光刻尺寸精度的影响。根据菲涅耳衍射理论建立了紫外曝光改进模型,预测微结构的尺寸,分析了光刻参数变化对尺寸的影响。为了更好地与数值模拟结果进行比较,以硅为基底,进行了SU-8胶紫外光刻的实验研究。实验分四组,实验中掩模的特征宽度分别取50μm、100μm、200μm和400μm,SU-8胶表面的曝光剂量取400 mJ/cm2。用扫描电镜测量了微结构的顶部线宽、底部线宽和SU-8胶的厚度,用MATLAB软件对紫外曝光过程中SU-8胶层内曝光剂量的分布情况进行了数值模拟,数值模拟结果与实验结果基本吻合。数值模拟结果为进一步的实验研究提供了光刻参数的参考值。

接近式紫外光刻中图形失真的分析与预修正仿真

接近式紫外光刻中光刻胶图形形状失真是影响基于紫外光刻工艺的大深宽比微结构质量的重要因素之一。为把握其规律,并探寻减小光刻胶模型形状失真的对策,利用部分相干光理论建立光刻理论模型,计算光刻胶表面的光强分布及变化规律,模拟得到的光刻胶图形轮廓明显地呈现拐角圆化和直边带毛刺等畸变现象。提出一种应用遗传算法的误差预补偿方法,在掩模图形的设计阶段,调整引起衍射的掩模特征形状以实现光刻胶表面的衍射光场调制,并根据光刻胶曝光轮廓特点,提出一种分段分类的思想,设计评价策略,减小问题的求解空间,实现了掩模设计图形的快速优化。结果表明优化补偿后的掩模图形降低了衍射造成的曝光图形的形状失真程度,图形质量得到了显著改善。该研究为提高接近式紫外光刻精度提供了一种新的思路。

248nm深紫外光刻胶

本文从化学增幅技术的产生,深紫外248nm胶主体树脂及PAG发展历程、溶解抑制剂、存在的工艺问题及解决途径多个方面综述了深紫外248nm胶的发展与进步.

激光等离子体极紫外光刻光源

研究并讨论了下一代光刻的核心技术之一—激光等离子体极紫外光刻光源。简要介绍了欧美和日本等国极紫外光刻技术的发展概况,分析了新兴的下一代13.5 nm极紫外光刻光源的现状,特别讨论了国内外激光等离子体极紫外光刻光源的现状,指出目前其存在的主要问题是如何提高光源的转化效率和减少光源的碎屑。文中同时概述了6.x nm(6.5～6.7 nm)极紫外光刻光源的最新研究工作。最后,介绍了作者所在研究小组近年来在极紫外光源和极紫外光刻掩模缺陷检测方面开展的研究工作。

利用紫外光刻技术进行SU8胶的研究

SU 8光刻胶优异的性能在MEMS技术的发展重得到了广泛的应用 ,已经成为MEMS研究中必不可少的方法之一。SU 8光刻胶能够进行厚度达毫米的结构研究工作 ,另一方面SU 8结构具有很好的侧面垂直结构 ,通过控制工艺参数 ,能够获得满意的SU 8胶结构。SU 8光刻胶已应用于LIGA技术的标准化掩模制造工艺和一些器件的研究工作。在SU8胶研究过程中 ,克服了许多技术难题 ,使得这一技术能够应用到实际的需要中。

紫外光刻加工误差实验

为研究基于紫外光刻加工技术的光刻胶模型形状误差与工艺参数的关系，利用正交实验法对正性光刻胶AZ9260进行了实验研究引入田口方法关于信噪比统一测度的思想，获得了各加工工艺参数对光刻胶模型加工误差的影响显著度，其中甩胶速度、曝光时间和显影时间为显著因素．对所获得的光刻胶模型电镜图片采用了一种改进的Canny算法，实现了图像边缘提取进而对加工误差的表征与量化方法进行了研究，获得了10～30gm尺度的方形、直线和圆形图形的尺寸误差、直边直线度和直角圆化误差值．研究表明，图形的尺寸误差和直边直线度误差与图形尺寸之比随图形尺寸变大而变小，直角圆化的圆角半径不大于2μm．

深紫外光刻照明系统光束整形单元的设计

为了使曝光波长为193 nm的深紫外光刻系统能够制备曝光线宽为90 nm及以下节点的集成电路芯片,设计了采用环形照明模式且部分相干因子σ连续可调,能满足不同曝光线宽要求的光刻照明系统光束整形单元。首先,用几何光学定律和三角函数推导了轴锥镜移动距离与光束放大倍率之间的函数关系;根据对变倍凸轮的合理性和装调公差灵敏度的分析,确定了轴锥镜组参数的变化范围,完成了变倍镜组与轴锥镜组合的光束整形单元的设计。最后,在组合系统后面加入了可连续变倍的缩束系统,实现了σ的连续可调。设计结果显示,在环形照明模式下,归一化的环宽Δσ和外环直径σouter分别在[0.25,1]和[0.4,1]内连续可调,满足设计要求。

深紫外光刻光学薄膜

深紫外波段是目前常规光学技术的短波极限,随着波长的缩短,深紫外光学薄膜开发面临一系列特殊的问题;而对于深紫外光刻系统这样的典型超精密光学系统来说,对薄膜光学元件提出的要求则更加苛刻。本文主要介绍了适用于深紫外光刻系统的薄膜材料及膜系设计;对薄膜沉积工艺、元件面形保障、大口径曲面均匀性等超精密光学元件的指标保障关键问题进行了讨论;对环境污染与激光辐照特性等光刻系统中薄膜元件环境适应性的重要因素进行了深入分析。以上分析为突破高性能深紫外光刻光学薄膜开发瓶颈,更好地满足深紫外光刻等极高精度光学系统的应用需求指明了方向。

应用于极紫外光刻系统多层膜的研究进展

极紫外光刻是采用波长为13.5 nm的极紫外光作为光源,实现半导体集成电路工艺22 nm以及更窄线宽节点的主要候选光刻技术。性能优越稳定的多层膜技术是构建整个极紫外光刻系统的重要技术之一、从高反射率、波长匹配、控制面形以及稳定性和寿命方面总结了极紫外光刻系统中多层膜的性能要求和最新的研究进展,叙述了制备高性能多层膜的方法和沉积设备,讨论了多层膜制备技术存在的问题和发展的方向。

极紫外光刻机多层膜反射镜表面碳污染的清洗

针对极紫外(EUV)光刻机工作过程中,多层膜反射镜表面沉积碳污染造成的反射率下降问题展开研究,讨论了多层膜反射镜表面碳污染清洗方法。首先描述了在EUV曝光过程中多层膜表面的碳污染形成过程,简单阐述了碳污染对多层膜反射镜的危害。然后从清洗机理、速率以及效果等方面详细描述了多种EUV多层膜表面碳污染清洗方法,分析对比了各清洗技术在清洗速率和效果等方面的优缺点。分析表明:离子体氧和活化氧清洗速率相差不多,可达到2nm/min,但清洗过程中容易造成表面氧化;等离子体氢和原子氢的清洗速率相对较慢,一般在0.37nm/min左右,但清洗过程中不易产生氧化。最后针对不同方法应用于在线清洗EUV多层膜反射镜过程中将遇到的问题和难点进行了讨论。

制备纳米级ULSI的极紫外光刻技术

在下一代光刻技术中,由于极紫外光刻(EUVL)分辨率高、且具有一定的产量优势及传统光学光刻技术的延伸性,因而是IC业界制备纳米级ULSI器件的首选光刻方案之一。本文论述了EUVL技术的原理、加工工艺和设备,并对比分析了EUVL的生产成本、应用前景及其优缺点。

极紫外光刻机真空材料放气分率的单质谱测试方法研究

水蒸气(H_2O)和碳氢化合物(C_xH_y)的放气分率是评价极紫外光刻机(EUVL)真空材料的重要参数。研究材料放气分率的传统方法一般需要2个完全相同的四极质谱计,这不仅大大增加了测试设备造价,而且会导致测试结果存在误差。为解决这一问题,本文仅采用1个四极质谱计,设计了一种EUVL真空材料评价装置。采用该装置测试了碳纤维增强树脂基复合材料层压板(CFRP板)和玻璃陶瓷板(GC板)在不同时间的放气组分、总放气率和放气分率。结果表明,CFRP板放出大量的H_2O和C_xH_y;虽然C_xH_y放气分率比H_2O下降快,但经10h抽真空后,CFRP板仍可放出大量C_xH_y,且其总放气率高于经验阈值;GC板置于真空1h后就不再放出C_xH_y,且其总放气率低于经验阈值;因此GC板比CFRP板更适用于极紫外光刻机真空系统。基于单质谱的放气分率测试方法可用于指导极紫外光刻机真空材料的选择。

采用紫外光刻电铸技术的微型腔注塑成型

针对复杂微型腔制作的难点,基于紫外光刻电铸(UV-LIGA)技术和掩膜腐蚀的方法加工了细胞皿微型腔。以聚丙烯(PP)进行单因素充模流动工艺试验,通过极差分析,研究了注射速率、模具温度、熔体温度、保压压力和保压时间对微制品成型质量的影响规律。注射速率对提高充填率起主要作用,模具温度和熔体温度是次要因素,而保压压力和保压时间相对其它因素对充填质量影响较差,但必须保持在一个较高的水平。在获取优化工艺参数后,获得合格的制品。因此基于UV-LIGA技术和掩膜腐蚀的方法制作复杂结构微型腔对于微注塑成型是可行的。

深度紫外光刻图形精度模拟研究

UV-LIGA技术是制作大高宽比微电子机械(MEMS)的方法之一,而UV-LIGA技术的关键工艺之一为深度紫外光刻.由于紫外光衍射效应影响紫外光刻的微结构图形精度.本文主要研究了衍射效应对深紫外光刻精度的影响,并与实验结果进行了比较,理论模拟结果和实验比较吻合.因此,可以通过模拟结果得到不同厚度光刻胶的最佳曝光剂量,以便得到高质量的微结构图形.