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光学曝光是当前曝光的主流技术

  曝光是芯片制造中最关键的制造工艺,由于光学曝光技术的不断创新,它一再突破人们预期的光学曝光极限,使之成为当前曝光的主流技术。1997年美国GCA公司推出了第一台分步重复投影曝光机,被视为曝光技术的一大里程碑,1991年美国SVG公司又推出了步进扫描曝光机,它集分步投影曝光机的高分辨率和扫描投影曝光机的大视场、高效率于一身,更适合<0.25μm线条的大生产曝光。
  为了提高分辨率,光学曝光机的波长不断缩小,从436mm、365mm的近紫外(NUV)进入到246 mm、193mm的深紫外(DUV)。246nm的KrF准分子激光,首先用于0.25μm的曝光,后来Nikon公司推出NSR-S204B,用KrF,使用变形照明(MBI)可做到0.15μm的曝光。ASML公司也推出PAS.5500/750E,用KrF,使用该公司的AERILALⅡ照明,可解决0.13μm曝光。但1999 ITRS建议,0.13μm曝光方案是用193nm或248nm+分辨率提高技术(RET);0.10μm曝光方案是用157nm、193nm+ RET、接近式X光曝光(PXL)或离子束投影曝光(IPL)。所谓RET是指采用移相掩模(PSM)、光学邻近效应修正(OPC)等措施,进一步提高分辨率。值得指出的是:现代曝光技术不仅要求高的分辨率,而且要有工艺宽容度和经济性,如在RET中采用交替型移相掩模(alt PSM)时,就要考虑到它的复杂、价格昂贵、制造困难、检查、修正不易等因素。
  人们出于对后光学技术可能难以胜任2008年的70nm,2011年的50nm担心,正大力研发下一代(NGL)非光学曝光,并把157nmF2准分子激光曝光作为填补后光学曝光和下一代非光学曝光间的间隙。
  F(2)准分子激光曝光改善了折反射光学系统的性能
  波长为157nm的F2准分子激光器的特点是带宽很窄,Cymer公司的产品,其带宽为0.6~0.7 pm,窄带宽改善了折反射光学系统的性能。折反射光学系统的关键是分束器立方体,它使用CaF2材料,能有效地减少束程和系统的体积,大尺寸易碎的CaF2一直是157nm曝光的制约因素,现在SVGL已展出了12~15英寸的CaF2单晶锭,这为制造大数值孔径的折反射分束器设计扫清了道路。同时对单层抗蚀剂和在辐照下透明、持久、可靠的掩模保护膜进行了研究,去年春SEMATECH在加州召开的157nm曝光研讨会上,宣布这方面已取得了重大进展,现在美国的SVGL、ltratech和英国的Exilech公司都在研制整机,SVGL公司准备今年底出样机,明年底出生产型设备。首台售价约1300万美元。
  比利时的微电子研究中心(IMEC)与ASML公司合作建立了157nm基地,这个基地于今年开始工作,计划在2003年生产,它要求各种相关工艺配套,为70nm CMOS流片创造条件。此外,日本SELETE也在加紧工作。SEMATECH则购买Exitech公司的曝光机开展针对掩模光胶、胶的处理工艺、匀胶显影轨道系统、胶的刻蚀性能和相关测量技术等方面的研究。