國產(chǎn)光刻機(jī)水平進(jìn)展和前景分析.doc

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1、國產(chǎn)光刻機(jī)水平進(jìn)展和前景分析　　什么是光刻機(jī)　　光刻機(jī)（MaskAligner）又名：掩模對準(zhǔn)曝光機(jī)，曝光系統(tǒng)，光刻系統(tǒng)等。常用的光刻機(jī)是掩膜對準(zhǔn)光刻，所以叫MaskAlignmentSystem.　　一般的光刻工藝要經(jīng)歷硅片表面清洗烘干、涂底、旋涂光刻膠、軟烘、對準(zhǔn)曝光、后烘、顯影、硬烘、刻蝕等工序。光刻機(jī)，被譽(yù)為人類20世紀(jì)的發(fā)明奇跡之一。我們?nèi)粘Ｊ褂檬謾C(jī)的CPU制造工藝都離不開光刻機(jī)?！　鹘y(tǒng)光刻機(jī)的演變和所面臨的挑戰(zhàn)　　光刻機(jī)是諸多現(xiàn)代技術(shù)高度集成的產(chǎn)物，這些技術(shù)是：物理、光學(xué)、化學(xué)、材料科學(xué)、精密機(jī)械、精密控制和工程學(xué)等等。在過去的二十幾年中，光刻機(jī)作為器件制造業(yè)的

2、重要工具，經(jīng)歷了許多次革命。這些變革是伴隨著微處理器和DllAM特征尺寸的不斷縮減發(fā)生的。由于光刻的分辨率與曝光波長、物鏡光闌孔徑的關(guān)系為：　　國產(chǎn)光刻機(jī)水平進(jìn)展和前景分析　　什么是光刻機(jī)　　光刻機(jī)（MaskAligner）又名：掩模對準(zhǔn)曝光機(jī)，曝光系統(tǒng)，光刻系統(tǒng)等。常用的光刻機(jī)是掩膜對準(zhǔn)光刻，所以叫MaskAlignmentSystem.　　一般的光刻工藝要經(jīng)歷硅片表面清洗烘干、涂底、旋涂光刻膠、軟烘、對準(zhǔn)曝光、后烘、顯影、硬烘、刻蝕等工序。光刻機(jī)，被譽(yù)為人類20世紀(jì)的發(fā)明奇跡之一。我們?nèi)粘Ｊ褂檬謾C(jī)的CPU制造工藝都離不開光刻機(jī)。　　傳統(tǒng)光刻機(jī)的演變和所面臨的挑戰(zhàn)　　光刻機(jī)

3、是諸多現(xiàn)代技術(shù)高度集成的產(chǎn)物，這些技術(shù)是：物理、光學(xué)、化學(xué)、材料科學(xué)、精密機(jī)械、精密控制和工程學(xué)等等。在過去的二十幾年中，光刻機(jī)作為器件制造業(yè)的重要工具，經(jīng)歷了許多次革命。這些變革是伴隨著微處理器和DllAM特征尺寸的不斷縮減發(fā)生的。由于光刻的分辨率與曝光波長、物鏡光闌孔徑的關(guān)系為：　　國產(chǎn)光刻機(jī)水平進(jìn)展和前景分析　　什么是光刻機(jī)　　光刻機(jī)（MaskAligner）又名：掩模對準(zhǔn)曝光機(jī)，曝光系統(tǒng)，光刻系統(tǒng)等。常用的光刻機(jī)是掩膜對準(zhǔn)光刻，所以叫MaskAlignmentSystem.　　一般的光刻工藝要經(jīng)歷硅片表面清洗烘干、涂底、旋涂光刻膠、軟烘、對準(zhǔn)曝光、后烘、顯影、硬烘、刻

4、蝕等工序。光刻機(jī)，被譽(yù)為人類20世紀(jì)的發(fā)明奇跡之一。我們?nèi)粘Ｊ褂檬謾C(jī)的CPU制造工藝都離不開光刻機(jī)?！　鹘y(tǒng)光刻機(jī)的演變和所面臨的挑戰(zhàn)　　光刻機(jī)是諸多現(xiàn)代技術(shù)高度集成的產(chǎn)物，這些技術(shù)是：物理、光學(xué)、化學(xué)、材料科學(xué)、精密機(jī)械、精密控制和工程學(xué)等等。在過去的二十幾年中，光刻機(jī)作為器件制造業(yè)的重要工具，經(jīng)歷了許多次革命。這些變革是伴隨著微處理器和DllAM特征尺寸的不斷縮減發(fā)生的。由于光刻的分辨率與曝光波長、物鏡光闌孔徑的關(guān)系為：　　　　因此光刻機(jī)的革命主要發(fā)生在這樣幾個(gè)方面：大NA非球面鏡光學(xué)系統(tǒng)、短波長光源、分辨率增強(qiáng)技術(shù)（降低Kl因子）和同步掃描工作臺等。20多年前，日本尼康

5、生產(chǎn)的第一臺光刻機(jī)是NSRl010G型光刻機(jī)，如圖l所示，曝光波長為436nm，分辨率為l”m，曝光面積為10mm&TImes;10mm，其產(chǎn)率對100mm硅片來講是每小時(shí)20片。而～F光刻機(jī)的分辨率在2003年將達(dá)到0，1”m，其產(chǎn)率對300rflin硅片來講是每小時(shí)100片。圖2一圖4給出了每一代光刻機(jī)的光源波長、分辨率、NA和K1的演變過程?！　　　D2表明：20多年中，商品化光刻機(jī)分辨率從1．0Ⅲ～0．1pm的演變過程和光源波長從436nm（G—line），經(jīng)歷356nm（I—line）和248m（KrF），到如今193am（mF）的過程。圖3表明NA從O．35經(jīng)歷了

6、0．45、055、0．6和0．75，預(yù)計(jì)2003年實(shí)現(xiàn)NA亍0．85。圖4顯示了K，因子的變化?！　　　?0世紀(jì)末開始．微處理器和DRAM特征尺寸的縮減呈現(xiàn)了加速和偏離摩爾定律的趨勢L“，這更加快了光刻機(jī)的變革步伐。然而，短波光學(xué)系統(tǒng)設(shè)計(jì)加工及相關(guān)材料的開發(fā)、NA的繼續(xù)增加和K．因子的不斷減小正面臨著一系列的困難，例如：大的NA光學(xué)系統(tǒng)，將導(dǎo)致小的焦深，造成工件臺和環(huán)境控制更加苛刻，要求波面差更小。較低的Kl因子，將導(dǎo)致掩模誤差園子（rcmF）的增大，造成復(fù)制圖形精度的下降?！　”?給出了幾代光刻機(jī)分辨率增強(qiáng)技術(shù)、NA和相應(yīng)的Kl因子的變化。Kl《0．25時(shí)，根本得不到復(fù)制的

7、圖形，目前推測的最好結(jié)論是：心F光刻機(jī)可以延伸至100nm分辨率，正在研發(fā)中的F，光刻機(jī)可以實(shí)現(xiàn)70m的分辨率8J，但是，僅僅只有一代產(chǎn)品的生命周期?！　　　「鶕?jù)2001年國際半導(dǎo)體協(xié)會(huì)（ITRS）發(fā)布的Roadmap，傳統(tǒng)的光學(xué)曝光技術(shù)和設(shè)備在向100nm以下延伸的過程中，正面臨著下列挑戰(zhàn)：（1）傳統(tǒng)的光刻機(jī)在繼續(xù)向高分辨率延展幾乎到達(dá)了物理極限所面臨的巨大困難；（2）欲使光刻設(shè)備進(jìn)一步向高分辨率延伸并實(shí)用化，所關(guān)聯(lián)的抗蝕劑、掩模、計(jì)測、材料、制作、工藝控制和檢測等方面所面臨的困難和挑戰(zhàn)；（3）繼續(xù)延