光刻工作总结报告课件

工作总结报告工作总结报告1ContentsResolutionlimitANDDOF2工艺问题处理4光刻机的发展31RETMAN程序设计33ContentsResolutionlimitANDD2光刻机的发展一.光刻机的发展主要从二十世纪70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，从汞灯光源到KrF等，按曝光方式大致将光刻机分为五代。光刻机的发展一.光刻机的发展主要从二十世纪70年代3五代光刻机Future步进重复光刻机分步重复光刻机扫描投影光刻机接触式光刻机接近式光刻机五代光刻机Future步进重复光刻机分步重复光刻机扫4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5光刻机的发展工作能力下降减小了分辨能力，获得小的关键尺寸成问题接近式光刻机缓解了沾污问题。机器容许偏差控制的要求，定位容差要求不超过几十纳米机器制造难度和镜头的制造难度大步进传动误差小于特征尺寸的1/10是一种混合设备融合了扫描和分步光刻机解决了细线条下CD的均一度为了解决曝光场的限制和关键尺寸减小等问题20世纪80年代后期，可以使用缩小透镜提高了套刻均一度，提供了高分辨率因为采用1:1的掩模版，若芯片中存在亚微米尺寸，掩模版不能做到无缺陷20世纪80年代初解决了沾污和边缘衍射接近式光刻机扫描投影光刻机分步重复光刻机步进扫描光刻机光刻机的发展工作能力下降接近式光刻机机器容许偏差控6光刻机的发展所伴随的参数变化数值孔径分辨率套准精度NA分步重复0.3－0.6步进扫描0.75-1.3

分步重复光刻机步进扫描Resolution（微米）分步0.7－0.15步进扫描0.22－0.09套准精度从小于70纳米到小于45纳米光刻机的发展所伴随的参数变化数值孔径分辨率套准精度NA分步7影响光刻机的一些因素温度：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设备主体的地方。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。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、对准错误、离焦和不均匀曝光。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精度。影响光刻机的一些因素温度：温度对掩模版台、光学元件、承片台和8ResolutionlimitANDDOF一.ResolutionLimit定义为清晰分辨出硅片上间隔很近的特征图形的能力。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ResolutionlimitANDDOF一.Reso9ResolutionLIGHESOURCEProcess/resistimprovementsImprovedopticalschemesLensdesignimprovementsResolutionlimitANDDOFResolutionLIGHESOURCEProcess/10代价Lowerk1HighNASmallerλ更换光源光源的成本增加，准分子激光的输出功率较小，光刻胶也需要进行改进DOF越小，意味着镜头的材料改变工艺改进的问题，ResolutionlimitANDDOF代价Lowerk1HighNASmallerλ更换光源11WavelengthofLithographySystem390450WavelengthofLithographyS12我们目前所用光刻机的曝光波长是390－450纳米数值孔径NA为0.315K1的值在0.6－0.8之间理论值Resolution在0.8到1.2实际参考值为1.25Diagram我们目前所用光刻机的曝光数值孔径NA为0.315K1的值在013FOCUSANDDOF一.DOF的定义 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DOF。描述焦深的方程式是：K2的数值范围在0.8到1.2之间FOCUSANDDOF一.DOF的定义描述焦深的方程式是14FOCUSANDDOFFOCUSANDDOF15RETMANPROGRAM三.RETMANProgramDesignTheReticlemanagersoftwareprogram,designedforuseintheHP9826computer.Theretmanprogramperformssomemainfunctions.Theretmanprogramwhichcontainalignmentmarklocations,focus,andexposureinformation,isusedbythemainStepperprogramtoaccuratelythereticleimageontothewafer.RETMANPROGRAM三.RETMANProgra16添加主要参数初始化信息显示所设计的图形PARAMETERSINITIALIZEMODIFYRETMANPROGRAM添加主要参数初始化信息显示所设计的图形PARAMETERSI17MainfunctionsOptimizingdielayoutOutputwaferlayoutdataOptimizingwaferlayoutRETMANPROGRAMMainOptimizingdielayoutOutp18RETMANPROGRAMULTRATECHSTEPPERRETICLEMANAGERREADFROMDISKSAVETODISKWaferparametersInitializewaferModifywaferContdice/stepsReticleparametersInitializereticleModifyfieldListdwm3696RETMAN主操作界面RETMANPROGRAMULTRATECHSTEPPE19RETMANPROGRAMMIN.STREETWIDTHSTREETOUTSIDEFIELDARRAYOFFSETX—KEYTOREFERENCEY--OFFET0.1Y0.014.2410KeyROTAT/CHECKPEINTERMIXWAFERRADIUSROWS?AMSNN75.001LENSRETICLEAUTOSTACK?TITLEHEIGHTCOLUMNW3N0.0013

CHIP#TITLEXY

1.CHIP2.OAT3.-UNDEFINED-4.-UNDEFINED-2.1004.01.14.00.1Y0.00.1RETMANPROGRAMMIN.STREETWIDT20RETMANPROGRAMINITIALIZERETICLEFIELDFILL99.5%DICE=5208STEP=63XFSTEP26.4mmYFSTEP10.8mmXCHIP2.200mmYCHIP1.200mmXSCRIBE0.1mmYSCRIBE0.1mmCOLS 12ROWS 9RETMANPROGRAMINITIALIZER21MODIFYRETICLEKEYDEFINITIONSC-CHANGESINGLECHIPA-CHANGEALLCHIPK-ADDKEYS,LEFT,RIGHT,BOTH,NONEO-ENTERACHIPOFFSETD-DELETECHIPE-ENLARGEVIEWR-ROTATECHIP90DEGREERETMANPROGRAMMODIFYRETICLEKEYDEFINITIONS22KEYHAMSSCAN/ALIGN1PEINTERMIXYWAFERRADIUS75.00KEYTOBSLN-0.1RETICLE 3LOCALPREALIGN NAUTOSTACK? NTITLEHEIGHT 0.0MIN.DICE/STEP 1

XYSCANKEYPOSIONSPRMARYOATSECONDOATSTEPPINGDISTANCESTEPARRAYOFFSETSTACKINGDISTANCE9.75-12.3910.019.809.8-------1.950.04.80------------2.00.0-------------------RETMANPROGRAMKEY23光刻工艺控制四.工艺问题处理a.Miss-Alignment:

b,Fieldarrayc,显影后问题d.偏离焦面光刻工艺控制四.工艺问题处理a.Miss-Alignme24光刻工艺控制Mis-Alignment:Misplacementinx-directionMisplacementiny-direction光刻工艺控制Mis-Alignment:25光刻工艺控制Mis-Alignment:Run-out-steppingdistancetoolargeortoosmallRotation-patternisrotatedonthemaskorreticle光刻工艺控制Mis-Alignment:26光刻工艺控制B.Fieldarray

光刻工艺控制B.Fieldarray27光刻工艺控制C.DevelopDefects:Overdevelop:resisttoothin(ornonuniform),developtimetoolong,poorresistquality(aged)Underdevelop(scumming):resisttoothick(ornonuniform),developtimetooshort,developerchemicaltooweak(aged)光刻工艺控制C.DevelopDefects:28D.PrintBias:(Whatyouseeisn’talwayswhatyouget!)PrintBias=(PrintedFeatureSize)-(MaskFeatureSize)Reasons:Underexposure,Overexposure,Underdevelop,OverdevelopPrintedFeatureSizePHOTOMASKSILICONSUBSTRATEPHOTORESISTMaskFeatureSizeD.PrintBias:(Whatyousee29AddyourcompanysloganThankYou!AddyourcompanysloganThankY309、要学生做的事，教职员躬亲共做；要学生学的知识，教职员躬亲共学；要学生守的规则，教职员躬亲共守。12月-2212月-22Monday,December12,202210、阅读一切好书如同和过去最杰出的人谈话。04:57:0304:57:0304:5712/12/20224:57:03AM11、一个好的教师，是一个懂得心理学和教育学的人。12月-2204:57:0304:57Dec-2212-Dec-2212、要记住，你不仅是教课的教师，也是学生的教育者，生活的导师和道德的引路人。04:57:0304:57:0304:57Monday,December12,202213、Hewhoseizetherightmoment,istherightman.谁把握机遇，谁就心想事成。12月-2212月-2204:57:0304:57:03December12,202214、谁要是自己还没有发展培养和教育好，他就不能发展培养和教育别人。12十二月20224:57:03上午04:57:0312月-2215、一年之计，莫如树谷；十年之计，莫如树木；终身之计，莫如树人。十二月224:57上午12月-2204:57December12,202216、提出一个问题往往比解决一个更重要。因为解决问题也许仅是一个数学上或实验上的技能而已，而提出新的问题，却需要有创造性的想像力，而且标志着科学的真正进步。2022/12/124:57:0304:57:0312December202217、儿童是中心，教育的措施便围绕他们而组织起来。4:57:03上午4:57上午04:57:0312月-22谢谢观赏

Youmademyday!我们，还在路上……9、要学生做的事，教职员躬亲共做；要学生学的知识，教职员躬亲31工作总结报告工作总结报告32ContentsResolutionlimitANDDOF2工艺问题处理4光刻机的发展31RETMAN程序设计33ContentsResolutionlimitANDD33光刻机的发展一.光刻机的发展主要从二十世纪70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，从汞灯光源到KrF等，按曝光方式大致将光刻机分为五代。光刻机的发展一.光刻机的发展主要从二十世纪70年代34五代光刻机Future步进重复光刻机分步重复光刻机扫描投影光刻机接触式光刻机接近式光刻机五代光刻机Future步进重复光刻机分步重复光刻机扫35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36光刻机的发展工作能力下降减小了分辨能力，获得小的关键尺寸成问题接近式光刻机缓解了沾污问题。机器容许偏差控制的要求，定位容差要求不超过几十纳米机器制造难度和镜头的制造难度大步进传动误差小于特征尺寸的1/10是一种混合设备融合了扫描和分步光刻机解决了细线条下CD的均一度为了解决曝光场的限制和关键尺寸减小等问题20世纪80年代后期，可以使用缩小透镜提高了套刻均一度，提供了高分辨率因为采用1:1的掩模版，若芯片中存在亚微米尺寸，掩模版不能做到无缺陷20世纪80年代初解决了沾污和边缘衍射接近式光刻机扫描投影光刻机分步重复光刻机步进扫描光刻机光刻机的发展工作能力下降接近式光刻机机器容许偏差控37光刻机的发展所伴随的参数变化数值孔径分辨率套准精度NA分步重复0.3－0.6步进扫描0.75-1.3

分步重复光刻机步进扫描Resolution（微米）分步0.7－0.15步进扫描0.22－0.09套准精度从小于70纳米到小于45纳米光刻机的发展所伴随的参数变化数值孔径分辨率套准精度NA分步38影响光刻机的一些因素温度：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设备主体的地方。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。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、对准错误、离焦和不均匀曝光。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精度。影响光刻机的一些因素温度：温度对掩模版台、光学元件、承片台和39ResolutionlimitANDDOF一.ResolutionLimit定义为清晰分辨出硅片上间隔很近的特征图形的能力。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ResolutionlimitANDDOF一.Reso40ResolutionLIGHESOURCEProcess/resistimprovementsImprovedopticalschemesLensdesignimprovementsResolutionlimitANDDOFResolutionLIGHESOURCEProcess/41代价Lowerk1HighNASmallerλ更换光源光源的成本增加，准分子激光的输出功率较小，光刻胶也需要进行改进DOF越小，意味着镜头的材料改变工艺改进的问题，ResolutionlimitANDDOF代价Lowerk1HighNASmallerλ更换光源42WavelengthofLithographySystem390450WavelengthofLithographyS43我们目前所用光刻机的曝光波长是390－450纳米数值孔径NA为0.315K1的值在0.6－0.8之间理论值Resolution在0.8到1.2实际参考值为1.25Diagram我们目前所用光刻机的曝光数值孔径NA为0.315K1的值在044FOCUSANDDOF一.DOF的定义 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DOF。描述焦深的方程式是：K2的数值范围在0.8到1.2之间FOCUSANDDOF一.DOF的定义描述焦深的方程式是45FOCUSANDDOFFOCUSANDDOF46RETMANPROGRAM三.RETMANProgramDesignTheReticlemanagersoftwareprogram,designedforuseintheHP9826computer.Theretmanprogramperformssomemainfunctions.Theretmanprogramwhichcontainalignmentmarklocations,focus,andexposureinformation,isusedbythemainStepperprogramtoaccuratelythereticleimageontothewafer.RETMANPROGRAM三.RETMANProgra47添加主要参数初始化信息显示所设计的图形PARAMETERSINITIALIZEMODIFYRETMANPROGRAM添加主要参数初始化信息显示所设计的图形PARAMETERSI48MainfunctionsOptimizingdielayoutOutputwaferlayoutdataOptimizingwaferlayoutRETMANPROGRAMMainOptimizingdielayoutOutp49RETMANPROGRAMULTRATECHSTEPPERRETICLEMANAGERREADFROMDISKSAVETODISKWaferparametersInitializewaferModifywaferContdice/stepsReticleparametersInitializereticleModifyfieldListdwm3696RETMAN主操作界面RETMANPROGRAMULTRATECHSTEPPE50RETMANPROGRAMMIN.STREETWIDTHSTREETOUTSIDEFIELDARRAYOFFSETX—KEYTOREFERENCEY--OFFET0.1Y0.014.2410KeyROTAT/CHECKPEINTERMIXWAFERRADIUSROWS?AMSNN75.001LENSRETICLEAUTOSTACK?TITLEHEIGHTCOLUMNW3N0.0013

CHIP#TITLEXY

1.CHIP2.OAT3.-UNDEFINED-4.-UNDEFINED-2.1004.01.14.00.1Y0.00.1RETMANPROGRAMMIN.STREETWIDT51RETMANPROGRAMINITIALIZERETICLEFIELDFILL99.5%DICE=5208STEP=63XFSTEP26.4mmYFSTEP10.8mmXCHIP2.200mmYCHIP1.200mmXSCRIBE0.1mmYSCRIBE0.1mmCOLS 12ROWS 9RETMANPROGRAMINITIALIZER52MODIFYRETICLEKEYDEFINITIONSC-CHANGESINGLECHIPA-CHANGEALLCHIPK-ADDKEYS,LEFT,RIGHT,BOTH,NONEO-ENTERACHIPOFFSETD-DELETECHIPE-ENLARGEVIEWR-ROTATECHIP90DEGREERETMANPROGRAMMODIFYRETICLEKEYDEFINITIONS53KEYHAMSSCAN/ALIGN1PEINTERMIXYWAFERRADIUS75.00KEYTOBSLN-0.1RETICLE 3LOCALPREALIGN NAUTOSTACK? NTITLEHEIGHT 0.0MIN.DICE/STEP 1

XYSCANKEYPOSIONSPRMARYOATSECONDOATSTEPPINGDISTANCESTEPARRAYOFFSETSTACKINGDISTANCE9.75-12.3910.019.809.8-------1.950.04.80------------2.00.0-------------------RETMANPROGRAMKEY54光刻工艺控制四.工艺问题处理a.Miss-Alignment:

b,Fieldarrayc,显影后问题d.偏离焦面光刻工艺控制四.工艺问题处理a.Miss-Alignme55光刻工艺控制Mis-Alignment:Misplacementinx-directionMisplacementiny-direction光刻工艺控制Mis-Alignment:56光刻工艺控制Mis-Alignment:Run-out-steppingdistancetoolargeortoosmallRotation-patternisrotatedonthemaskorreticle光刻工艺控制Mis-Alignment:57光刻工艺控制B.Fieldarray

光刻工艺控制B.Fieldarray58光刻工艺控制C.DevelopDefects:Overdevelop:resisttoothin(ornonuniform),developtimetoolong,poorresistquality(aged)Underdevelop(scumming):resisttoothick(ornonuniform),developtimetooshort,develop