光刻工作总结报告

1、CompanyLOGO工作总结报告ContentsResolution limit AND DOF2工艺问题处理工艺问题处理4光刻机的发展光刻机的发展3 1RETMAN程序设计程序设计3 3光 刻 机 的 发 展v一一.光刻机的发展主要从二十世光刻机的发展主要从二十世纪纪70年代到现在，从早期的线宽年代到现在，从早期的线宽5微米以上到现在的亚微米尺寸，微米以上到现在的亚微米尺寸，从汞灯光源到从汞灯光源到KrF等，按曝光方等，按曝光方式大致将光刻机分为五代。式大致将光刻机分为五代。五五 代代 光光 刻刻 机机Future步进重复光刻机步进重复光刻机分步重复光刻机分步重复光刻机扫描投影光刻机扫描投

2、影光刻机接触式光刻机接触式光刻机接近式光刻机接近式光刻机因为接触容易污染，每5到25次需要更换掩模版。二十世纪70年代主要光刻手段。采用紫外光UV光曝光。可以减小失真，能够在硅片表面形成高分辨率的图形。接触式光刻机光 刻 机 的 发 展光 刻 机 的 发 展工作能力下降工作能力下降减小了分辨能减小了分辨能力，获得小的力，获得小的关键尺寸成问关键尺寸成问题题机器容许偏差控机器容许偏差控制的要求，定制的要求，定位容差要求不超位容差要求不超过几十纳米过几十纳米机器制造难度和机器制造难度和镜头的制造难度大镜头的制造难度大步进传动误差小步进传动误差小于特征尺寸的于特征尺寸的1/10为了解决曝光为了解决曝

3、光场的限制和关场的限制和关键尺寸减小等键尺寸减小等问题问题因为采用因为采用1:1的的掩模版，若芯片掩模版，若芯片中存在亚微米中存在亚微米尺寸，掩模版尺寸，掩模版不能做到无缺陷不能做到无缺陷接近式光刻机接近式光刻机扫描投影光刻机扫描投影光刻机分步重复光刻机分步重复光刻机步进扫描光刻机步进扫描光刻机光刻机的发展所伴随的参数变化 数值孔径数值孔径分辨率分辨率套准精度套准精度NA分步重复分步重复0.30.6步进扫描步进扫描0.75-1.3分步重复光刻机分步重复光刻机步进扫描步进扫描Resolution（微米）（微米）分步分步0.70.15步进扫描步进扫描0.220.09套准精度套准精度从小于从小于70

4、纳米到小于纳米到小于45纳米纳米影响光刻机的一些因素影响光刻机的一些因素v 温度：温度对掩模版台、光学元件、承片台和对准系温度：温度对掩模版台、光学元件、承片台和对准系统产生影响。所以高温照明系统和电源通常放在远离统产生影响。所以高温照明系统和电源通常放在远离设备主体的地方。设备主体的地方。v 湿度：湿度能影响空气密度，不利于光通过；从而对湿度：湿度能影响空气密度，不利于光通过；从而对干涉计定位、透镜数值孔径和聚焦产生不利影响。干涉计定位、透镜数值孔径和聚焦产生不利影响。v 振动：振动的发生将给定位、对准、聚焦和曝光带来振动：振动的发生将给定位、对准、聚焦和曝光带来问题。可能产生定位错误、对准

5、错误、离焦和不均匀问题。可能产生定位错误、对准错误、离焦和不均匀曝光。曝光。v 大气压力：大气压力的变化可能影响投影光学系统中大气压力：大气压力的变化可能影响投影光学系统中空气的折射率。将导致不均匀线宽控制和极差的套准空气的折射率。将导致不均匀线宽控制和极差的套准精度。精度。Resolution limit AND DOFv一.Resolution Limit定义为清晰分辨出硅片上间隔很近的特征图定义为清晰分辨出硅片上间隔很近的特征图形的能力。形的能力。图形的分辨率与设备的光学特性采用的光刻图形的分辨率与设备的光学特性采用的光刻胶及光刻工艺环境有关胶及光刻工艺环境有关ResolutionLIG

6、HE SOURCEProcess/resist improvementsImproved optical schemesLens design improvementsResolution limit AND DOF代价Lower k1High NASmaller 更换光源更换光源 光源的成本增加，准分子光源的成本增加，准分子激光的输出功率较小，光刻胶也需激光的输出功率较小，光刻胶也需要进行改进要进行改进DOF越小，意味着镜越小，意味着镜头的材料改变头的材料改变工艺改进的问题，工艺改进的问题，Resolution limit AND DOFWavelength of Lithography S

7、ystem 390450我们目前所用光刻机的曝光我们目前所用光刻机的曝光波长是波长是390450纳米纳米数值孔径数值孔径NA为为0.315K1的值在的值在0.60.8之间之间DiagramFOCUS AND DOF一一.DOF的定义的定义焦点周围的一个范围，在这个范围内图像连焦点周围的一个范围，在这个范围内图像连续的保持清晰，这个范围被称为焦深或续的保持清晰，这个范围被称为焦深或DOF。描述焦深的方程式是：描述焦深的方程式是：K2的数值范围在的数值范围在0.8到到1.2之间之间FOCUS AND DOFRETMAN PROGRAM三三.RETMAN Program DesignThe Reti

8、cle manager software program, designed for use in the HP9826 computer. The retman program performs some main functions. The retman program which contain alignment mark locations, focus, and exposure information, is used by the main Stepper program to accurately the reticle image onto the wafer.PARAM

9、ETERSINITIALIZEMODIFYRETMAN PROGRAMRETMAN PROGRAMRETMAN PROGRAMULTRATECHSTEPPER RETICLE MANAGERREAD FROM DISKSAVE TO DISK Wafer parametersInitialize waferModify waferCont dice/stepsReticle parametersInitialize reticleModify fieldList dwm 3696RETMAN 主操作界面主操作界面RETMAN PROGRAMMIN.STREET WIDTHSTREET OUTS

10、IDEFIELD ARRAY OFFSETXKEY TO REFERENCEY-OFFET0.1Y0.014.2410KeyROTAT/CHECKPE INTERMIXWAFER RADIUSROWS?AMSNN75.001LENSRETICLEAUTOSTACK?TITLE HEIGHTCOLUMNW3N0.0013 CHIP # TITLE X Y 1.CHIP2.OAT3.-UNDEFINED-4.-UNDEFINED-2.1004.01.14.00.1Y0.00.1RETMAN PROGRAMINITIALIZE RETICLEFIELD FILL 99.5%DICE = 5208ST

11、EP = 63X FSTEP 26.4mmY FSTEP 10.8mmX CHIP 2.200mmY CHIP 1.200mmX SCRIBE 0.1mmY SCRIBE 0.1mmCOLS 12ROWS 9MODIFY RETICLE KEY DEFINITIONSC- CHANGE SINGLE CHIPA- CHANGE ALL CHIPK- ADD KEYS,LEFT ,RIGHT,BOTH,NONEO- ENTER A CHIP OFFSETD- DELETE CHIP E- ENLARGE VIEWR- ROTATE CHIP 90 DEGREERETMAN PROGRAMKEY

12、HAMSSCAN/ALIGN 1PE INTERMIX YWAFER RADIUS 75.00KEY TO BSLN -0.1RETICLE3LOCAL PREALIGN NAUTOSTACK?NTITLE HEIGHT0.0MIN. DICE/STEP1 XYSCANKEY POSIONSPRMARY OATSECOND OATSTEPPING DISTANCESTEP ARRAY OFFSETSTACKING DISTANCE9.75-12.3910.019.809.8-1.950.04.80-2.00.0-RETMAN PROGRAM光刻工艺控制光刻工艺控制四. 工艺问题处理a. Mis

13、s-Alignment: b, Field arrayc,显影后问题d.偏离焦面光刻工艺控制光刻工艺控制v Mis-Alignment: Misplacement in x-direction Misplacement in y-direction光刻工艺控制光刻工艺控制v Mis-Alignment: Run-out - stepping distance too large or too small Rotation - pattern is rotated on the mask or reticle光刻工艺控制光刻工艺控制B. Field array 光刻工艺控制光刻工艺控制v C. Develop Defects: Overdevelop: resist too thin (or nonuniform), develop time too long, poor resist quality (aged) Underdevelop (scumming): resist too thick (or nonuniform), develop time too short, developer chemical too weak (aged)v D. Print Bias: (What you see isnt always what you get!) Print Bia