光刻技術(shù)的現(xiàn)狀與進展畢業(yè)論文

1、畢業(yè)實習報告姓 名 班 級 微電一班 學 號 所屬院系 電子工程系 專 業(yè) 實習單位 工作部門（工種） 實習起訖時間 帶教老師 職稱/職務(wù) 聯(lián)系教師 職稱/職務(wù) 指導教師 職稱/職務(wù) 一、畢業(yè)實習慨況1、對實習過程的回顧 不知不覺已經(jīng)上班兩個多星期了，雖然我實習的比較晚，但在這段時間的工作讓我學到了很多，也懂了很多。我的工作是技術(shù)員，是幫公司做售后服務(wù)的，主要的工作內(nèi)容就是維保和維修。維保的工作比較簡單，主要就是監(jiān)控設(shè)備的日常保養(yǎng)和擦擦攝象頭之類的。而維修就比較麻煩了，你你每天都會到不同的地方遇到各種各樣的問題，如硬盤錄象機的硬盤損壞了，攝象機不能運轉(zhuǎn)了等很多問題。這個工作就現(xiàn)在的我而言是完全

2、不能勝任的。每天我跟著師傅看他解決一個個問題。剛開始的時候，我只能在一旁看著，聽師傅的講解，了解一寫基礎(chǔ)的知識以及一寫常見的問題。慢慢的，我學會了越來越多的知識，可以解決一些小問題了。我相信隨著工作的時間越來越長，我的能力會有越來越大的提升。2、專業(yè)知識在實習過程中的應(yīng)用 我學的是微電子專業(yè)，這個專業(yè)對于我現(xiàn)在的工作來說還是比較有用的。特別是電路這一塊。幾乎每天的工作都會遇到這樣和那樣的電路問題，不過這些東西大多數(shù)都在學校中已經(jīng)學過了，每當遇到這種問題的時候我都能很好的處理。還有就是萬用表的使用，萬用表是每天一定會用到的，而萬用表的使用方法已經(jīng)在學校中的學習中很好的掌握了，所以在每天的工作中我

3、能非常熟練的使用萬用表。但是還有很多東西是我不曾接觸過的，有時候工作會需要用到電烙鐵，剛開始的時候感覺有點慌，因為烙鐵表面的溫度有200度左右，但是在師傅不斷的鼓勵和指導下我已經(jīng)能夠使用電烙鐵來完成一些簡單的工作了。還有不少東西是我以前從未接觸過的，不過我相信用不了多久我便能掌握這些東西。3、專業(yè)技能在技術(shù)活動中的體現(xiàn) 每次做維修時，開始的時候顧客肯定是會告訴你什么東西壞了，不能用了。但是他不知道具體是哪里壞了，這個時候我們就要慢慢的檢查到底是哪里出了問題。從最簡單的擰螺絲到拆線，然后把各個部件拆開來一點點檢查。使用萬用表能讓我們了解到是不是線路有問題，還是哪個插頭接觸不好等。有時候需要用的電

4、烙鐵，把壞掉的部件接起來，這就考驗了一個人的動手能力。有的時候還可以按照聲音來判斷哪個部件有問題，當然這只是少數(shù)時候?？傊鲞@份工作有好的專業(yè)知識和良好的動手能力是必須的。4、對用人單位崗位需求的適應(yīng)過程 剛開始的時候維保的工作可以很好的完成，因為這沒有什么技術(shù)言，主要就是擦擦灰什么的。但是維修的工作是一點都不會做，剛開始的時候我只能在一旁一邊看著他做一邊聽他講解。他會告訴我要怎樣檢查各個部件，什么部件最容易出問題，哪個部件出了什么問題應(yīng)該怎么做等很多很多?，F(xiàn)在我已經(jīng)可以自己解決不少的問題了。維修是一門很深奧的學問。因為你每次都會碰到不同的問題，你不可能把所有的問題全都了解掌握。但是我喜歡這樣

5、的工作。因為這樣的工作才有挑戰(zhàn)性，不是很死板的工作。我相信用不了多久我就可以獨自一個人完成很多問題了。5、心得體會與經(jīng)驗總結(jié) 通過這些時間的實習，我增加了很多的社會經(jīng)驗，我每天都會遇到各種各樣的問題，我鍛煉了自己的動手能力，我試著去做，去嘗試。在工作的這段時間里我的作息變的正常了，不再像以前那樣晚上很晚睡覺白天要睡到下午才起來。我也開始節(jié)約用錢，我深刻的體會到了賺錢的辛苦。雖然我工作的時間不長，但我深刻的體會到了工作的艱辛，也讓我知道了父母這么多年來把我養(yǎng)這么大是多么的辛苦?，F(xiàn)在我已經(jīng)踏上了社會，是一個社會青年了，要面對全新的生活，我現(xiàn)在就像一個拿到新玩具的小孩，即高興又激動。雖然不知道未來會

6、怎樣，但我會了為了自己的未來而奮斗！二、畢業(yè)實習論文 光刻技術(shù)的現(xiàn)狀與進展 引言 光刻技術(shù)從誕生以來, 在半導體加工制造行業(yè)中, 作為圖形轉(zhuǎn)移技術(shù)而廣為應(yīng)用。隨著芯片集成度的不斷提高、器件尺寸的不斷縮小以及器件功能的不斷提高, 作為半導體加工技術(shù)中最為關(guān)鍵的光刻技術(shù)和光課工藝設(shè)備, 必將發(fā)生顯著的變化一，二，三， 待添加的隱藏文字內(nèi)容3光刻技術(shù)的概況 光刻系統(tǒng)的組成：光刻機，掩膜版，光刻膠(常伴隨著光刻機的發(fā)展而前進.在一定程度上其也制約著光刻工藝的發(fā)展)主要指標：分辨率w（resolution）- 光刻系統(tǒng)所能分辨和加工的最小線條尺寸。焦深(dof-depth of focus) - 投影光

7、學系統(tǒng)可清晰成象的尺度范圍。關(guān)鍵尺寸（cd-critical dimension）控制。對準和套刻精度(alignment and overlay)。產(chǎn)率(throughout)。價格。其中，w是決定光刻系統(tǒng)最重要的指標，也是決定芯片最小特征尺寸的原因。 其由瑞利定律決定：r = k1r/na ，其中r 是光刻波的波長。提高光刻分辨率的途徑: 減小波長r, 其中，光刻加工極限值：r/2 , 即半波長的分辨率。增加數(shù)值孔徑。優(yōu)化系統(tǒng)設(shè)計（分辨率增強技術(shù)）。減小k1。主流光刻技術(shù): 248nm duv技術(shù)（krf準分子激光） - 0.10um 特征尺寸。193nm duv技術(shù)（arf準分子激光）

8、- 90nm 特征尺寸。新一代的替代光刻技術(shù): immersion 193nm技術(shù)。157nm f2。euv光刻。紫外線光刻。電子束投影光刻。x射線光刻。離子束光刻。納米印制光刻。光學透鏡：透射式透鏡（248nm、193nm)。反射式透鏡（157nm）。掩膜版：由透光的襯底材料（石英玻璃）和不透光金屬吸收層材料（主要是金屬cr）組成。通常要在表面淀積一層抗深紫外光損傷的增光型保護涂層。四， 常規(guī)的光刻技術(shù)與曝光方式 集成電路制造中利用光學- 化學反應(yīng)原理和化學、物理刻蝕方法，將電路圖形傳遞到單晶表面或介質(zhì)層上，形成有效圖形窗口或功能圖形的工藝技術(shù)。隨著半導體技術(shù)的發(fā)展，光刻技術(shù)傳遞圖形的尺寸限

9、度縮小了23個數(shù)量級（從毫米級到亞微米級），已從常規(guī)光學技術(shù)發(fā)展到應(yīng)用電子束、 x射線、微離子束、激光等新技術(shù)；使用波長已從4000埃擴展到 0.1埃數(shù)量級范圍。光刻技術(shù)成為一種精密的微細加工技術(shù)。 常規(guī)光刻技術(shù)是采用波長為20004500埃的紫外光作為圖像信息載體，以光致抗蝕劑為中間（圖像記錄）媒介實現(xiàn)圖形的變換、轉(zhuǎn)移和處理，最終把圖像信息傳遞到晶片(主要指硅片)或介質(zhì)層上的一種工藝。在廣義上，它包括光復印和刻蝕工藝兩個主要方面。 光復印工藝：經(jīng)曝光系統(tǒng)將預(yù)制在掩模版上的器件或電路圖形按所要求的位置，精確傳遞到預(yù)涂在晶片表面或介質(zhì)層上的光致抗蝕劑薄層上。 刻蝕工藝：利用化學或物理方法，將抗蝕

10、劑薄層未掩蔽的晶片表面或介質(zhì)層除去，從而在晶片表面或介質(zhì)層上獲得與抗蝕劑薄層圖形完全一致的圖形。集成電路各功能層是立體重疊的，因而光刻工藝總是多次反復進行。例如，大規(guī)模集成電路要經(jīng)過約10次光刻才能完成各層圖形的全部傳遞。曝光方式 常用的曝光方式分類如下：接觸式曝光和非接觸式曝光的區(qū)別，在于曝光時掩模與晶片間相對關(guān)系是貼緊還是分開。接觸式曝光具有分辨率高、復印面積大、復印精度好、曝光設(shè)備簡單、操作方便和生產(chǎn)效率高等特點。但容易損傷和沾污掩模版和晶片上的感光膠涂層,影響成品率和掩模版壽命,對準精度的提高也受到較多的限制。一般認為，接觸式曝光只適于分立元件和中、小規(guī)模集成電路的生產(chǎn)。非接觸式曝光主

11、要指投影曝光。在投影曝光系統(tǒng)中，掩膜圖形經(jīng)光學系統(tǒng)成像在感光層上，掩模與晶片上的感光膠層不接觸,不會引起損傷和沾污,成品率較高，對準精度也高，能滿足高集成度器件和電路生產(chǎn)的要求。但投影曝光設(shè)備復雜，技術(shù)難度高，因而不適于低檔產(chǎn)品的生產(chǎn)?，F(xiàn)代應(yīng)用最廣的是 1:1倍的全反射掃描曝光系統(tǒng)和x:1倍的在硅片上直接分步重復曝光系統(tǒng)。直接分步重復曝光系統(tǒng) (dsw) 超大規(guī)模集成電路需要有高分辨率、高套刻精度和大直徑晶片加工。直接分步重復曝光系統(tǒng)是為適應(yīng)這些相互制約的要求而發(fā)展起來的光學曝光系統(tǒng)。主要技術(shù)特點是：采用像面分割原理，以覆蓋最大芯片面積的單次曝光區(qū)作為最小成像單元，從而為獲得高分辨率的光學系統(tǒng)

12、創(chuàng)造條件。采用精密的定位控制技術(shù)和自動對準技術(shù)進行重復曝光，以組合方式實現(xiàn)大面積圖像傳遞，從而滿足晶片直徑不斷增大的實際要求?？s短圖像傳遞鏈，減少工藝上造成的缺陷和誤差，可獲得很高的成品率。采用精密自動調(diào)焦技術(shù)，避免高溫工藝引起的晶片變形對成像質(zhì)量的影響。采用原版自動選擇機構(gòu)（版庫），不但有利于成品率的提高，而且成為能靈活生產(chǎn)多電路組合的常規(guī)曝光系統(tǒng)。這種系統(tǒng)屬于精密復雜的光、機、電綜合系統(tǒng)。它在光學系統(tǒng)上分為兩類。一類是全折射式成像系統(tǒng)，多采用1/51/10的縮小倍率,技術(shù)較成熟；一類是1:1倍的折射-反射系統(tǒng)，光路簡單，對使用條件要求較低。光致抗蝕劑 簡稱光刻膠或抗蝕劑，指光照后能改變抗蝕

13、能力的高分子化合物。光蝕劑分為兩大類。正性光致抗蝕劑：受光照部分發(fā)生降解反應(yīng)而能為顯影液所溶解。留下的非曝光部分的圖形與掩模版一致。正性抗蝕劑具有分辨率高、對駐波效應(yīng)不敏感、曝光容限大、針孔密度低和無毒性等優(yōu)點，適合于高集成度器件的生產(chǎn)。負性光致抗蝕劑：受光照部分產(chǎn)生交鏈反應(yīng)而成為不溶物，非曝光部分被顯影液溶解，獲得的圖形與掩模版圖形互補。負性抗蝕劑的附著力強、靈敏度高、顯影條件要求不嚴，適于低集成度的器件的生產(chǎn)。半導體器件和集成電路對光刻曝光技術(shù)提出了越來越高的要求，在單位面積上要求完善傳遞圖像的信息量已接近常規(guī)光學的極限。光刻曝光的常用波長是36504358 埃，預(yù)計實用分辨率約為1微米。

14、幾何光學的原理，允許將波長向下延伸至約2000埃的遠紫外波長，此時可達到的實用分辨率約為0.50.7微米。微米級圖形的光復印技術(shù)除要求先進的曝光系統(tǒng)外,對抗蝕劑的特性、成膜技術(shù)、顯影技術(shù)、超凈環(huán)境控制技術(shù)、刻蝕技術(shù)、硅片平整度、變形控制技術(shù)等也有極高的要求。因此，工藝過程的自動化和數(shù)學模型化是兩個重要的研究方向。五， 光刻技術(shù)的應(yīng)用狀況1 光刻技術(shù)的紛爭及其應(yīng)用狀況 眾說周知，電子產(chǎn)業(yè)發(fā)展的主流和不可阻擋的趨勢是輕、薄、短、小，這給光刻技術(shù)提出的技術(shù)方向是不斷提高其分辨率，即提高可以完成轉(zhuǎn)印圖形或者加工圖形的最小間距或者寬度，以滿足產(chǎn)業(yè)發(fā)展的需求；另一方面，光刻工藝在整個工藝過程中的多次性使得

15、光刻技術(shù)的穩(wěn)定性、可靠性和工藝成品率對產(chǎn)品的質(zhì)量、良率和成本有著重要的影響，這也要求光刻技術(shù)在滿足技術(shù)需求的前提下，具有較低的coo和coc。因此，光刻技術(shù)的紛爭主要是廠家可以提供給用戶什么樣分辨率和產(chǎn)能的設(shè)備及其相關(guān)的技術(shù)。1.1 以photons為光源的光刻技術(shù) 在光刻技術(shù)的研究和開發(fā)中，以光子為基礎(chǔ)的光刻技術(shù)種類很多，但產(chǎn)業(yè)化前景較好的主要是紫外(uv)光刻技術(shù)、深紫外(duv)光刻技術(shù)、極紫外(euv)光刻技術(shù)和x射線(x-ray)光刻技術(shù)。不但取得了很大成就，而且是目前產(chǎn)業(yè)中使用最多的技術(shù)，特別是前兩種技術(shù)，在半導體工業(yè)的進步中，起到了重要作用。 紫外光刻技術(shù)是以高壓和超高壓汞(hg

16、)或者汞-氙(hg-xe)弧燈在近紫外(350450nm)的3條光強很強的光譜(g、h、i線)線，特別是波長為365nm的i線為光源，配合使用像離軸照明技術(shù)(oai)、移相掩模技術(shù)(psm)、光學接近矯正技術(shù)(opc)等等，可為0.350.25m的大生產(chǎn)提供成熟的技術(shù)支持和設(shè)備保障，在目前任何一家fab中，此類設(shè)備和技術(shù)會占整個光刻技術(shù)至少50的份額；同時，還覆蓋了低端和特殊領(lǐng)域?qū)饪碳夹g(shù)的要求。光學系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)方面，有全反射式(catoptrics)投影光學系統(tǒng)、折反射式(catadioptrics)系統(tǒng)和折射式(dioptrics)系統(tǒng)等，如圖2所示。主要供應(yīng)商是眾所周知的asml、niko

17、n、canon、ultratech和suss microtech等等。系統(tǒng)的類型方面，asml以提供前工程的l:4步進掃描系統(tǒng)為主，分辨率覆蓋0.50.25m：nikon以提供前工程的1：5步進重復系統(tǒng)和lcd的1：1步進重復系統(tǒng)為主，分辨率覆蓋0.80.35m和20.8m；canon以提供前工程的1：4步進重復系統(tǒng)和lcd的1：1步進重復系統(tǒng)為主，分辨率也覆蓋0.80.35m和10.8m；ultratech以提供低端前工程的1：5步進重復系統(tǒng)和特殊用途(先進封裝mems，薄膜磁頭等等)的1：1步進重復系統(tǒng)為主；而suss mictotech以提供低端前工程的l：1接觸接近式系統(tǒng)和特殊用途(先

18、進封裝memshdi等等)的1：1接觸接近式系為主。另外，在這個領(lǐng)域的系統(tǒng)供應(yīng)商還有ushlo、tamarack和ev group等。 深紫外技術(shù)是以krf氣體在高壓受激而產(chǎn)生的等離子體發(fā)出的深紫外波長(248 nm和193 nm)的激光作為光源，配合使用i線系統(tǒng)使用的一些成熟技術(shù)和分辨率增強技術(shù)(ret)、高折射率圖形傳遞介質(zhì)(如浸沒式光刻使用折射率常數(shù)大于1的液體)等，可完全滿足o.250.18m和018m90 nm的生產(chǎn)線要求；同時，9065 nm的大生產(chǎn)技術(shù)已經(jīng)在開發(fā)中，如光刻的成品率問題、光刻膠的問題、光刻工藝中缺陷和顆粒的控制等，仍然在突破中；至于深紫外技術(shù)能否滿足6545 nm的

19、大生產(chǎn)工藝要求，目前尚無明確的技術(shù)支持。相比之下，由于深紫外(248 nm和193 nm)激光的波長更短，對光學系統(tǒng)材料的開發(fā)和選擇、激光器功率的提高等要求更高。目前材料主要使用的是融石英(fused silica)和氟化鈣(gaf2)，激光器的功率已經(jīng)達到了4 kw，浸沒式光刻使用的液體介質(zhì)常數(shù)已經(jīng)達到1.644等，使得光刻技術(shù)在選擇哪種技術(shù)完成100nm以下的生產(chǎn)任務(wù)時，經(jīng)過幾年的沉默后又開始活躍起來了。投影成像系統(tǒng)方面，主要有反射式系統(tǒng)(catoptrics)、折射式系統(tǒng)(dioptrics)和折反射式系統(tǒng)(catadioptrics)，如圖2所示。在過去的幾十年中，折射式系統(tǒng)由于能夠大

20、大提高系統(tǒng)的分辨率而起到了非常重要的作用，但由于折射式系統(tǒng)隨著分辨率的提高，對光譜的帶寬要求越來越窄、透鏡中鏡片組的數(shù)量越來越多和成本越來越高等原因，使得折反射式系統(tǒng)的優(yōu)點逐漸顯示了出來。專家預(yù)測折反射式系統(tǒng)可能成為未來光學系統(tǒng)的主流技術(shù)，如nikon公司和canon公司用于fpd產(chǎn)業(yè)的光刻機，都采用折反射式系統(tǒng)，他們以前并沒有將這種光學系統(tǒng)用于半導體領(lǐng)域的光刻機，而是使用折射式系統(tǒng)，像asml公司一樣。但隨著技術(shù)的進步和用戶需求的提高，他們也將折反射技術(shù)使用到了半導體領(lǐng)域的光刻機上，如圖3所示的是nikon公司開發(fā)的一種用于浸沒式光刻的光刻機光學系統(tǒng)原理圖。極紫外光刻技術(shù)承擔了目前大生產(chǎn)技術(shù)

21、中關(guān)鍵層的光刻工藝，占有整個光刻技術(shù)的40左右。不像紫外技術(shù)，涉入的公司較多，深紫外技術(shù)完全由asml、nikon和canon三大公司壟斷，所有設(shè)備都以前工程使用的1：4步進掃描系統(tǒng)為主，分辨率覆蓋了0.2590 nm的整個范圍。值得一提的是，在9065 nm的大生產(chǎn)技術(shù)開發(fā)中，asml已經(jīng)走在了其他兩家的前面，同時，45 nm技術(shù)的實驗室工藝已經(jīng)成功，設(shè)備已經(jīng)開始量產(chǎn)，這使得以氟(f2)(157 nm)為光源的光刻技術(shù)前景變得十分暗淡，專家預(yù)測的氟(f2)將是最后一代光學光刻技術(shù)的可能性已經(jīng)十分小了，主要原因不是深紫外技術(shù)發(fā)展的迅速，而是以氟(f2)為光源的光刻技術(shù)諸如透鏡材料只能使用氟化鈣

22、(caf2)、抗蝕劑開發(fā)緩慢、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計最終沒有方向和最后的分辨率只能達到80 nm等等因素。 極紫外(euv)光刻技術(shù)早期有波長10100 nm和波長125 nm的軟x光兩種，兩者的主要區(qū)別是成像方式，而非波長范圍。前者以縮小投影方式為主，后者以接觸接近式為主，目前的研發(fā)和開發(fā)主要集中在13 nm波長的系統(tǒng)上。極紫外系統(tǒng)的分辨率主要瞄準在1316 nm的生產(chǎn)上。光學系統(tǒng)結(jié)構(gòu)上，由于很多物質(zhì)對13 nm波長具有很強的吸收作用，透射式系統(tǒng)達不到要求，開發(fā)的系統(tǒng)以多層的鋁(al)膜加一層mgf2保護膜的反射鏡所構(gòu)成的反射式系統(tǒng)居多。主要是利用了當反射膜的厚度滿足布拉格(bragg)方程時，可得到

23、最大反射率，供反射鏡用。目前這種系統(tǒng)主要由一些大學和研究機構(gòu)在進行技術(shù)研發(fā)和樣機開發(fā)，光源的功率提高和反射光學系統(tǒng)方面進步很快，但還沒有產(chǎn)業(yè)化的公司介入?？紤]到技術(shù)的延續(xù)性和產(chǎn)業(yè)發(fā)展的成本等因素，極紫外(euv)光刻技術(shù)是眾多專家和公司看好的、能夠滿足未來16 nm生產(chǎn)的主要技術(shù)。但由于極紫外(euv)光刻掩模版的成本愈來愈高，產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)中由于掩模版的費用增加會導致生產(chǎn)成本的增加，進而會大大降低產(chǎn)品的競爭力，這是極紫外(euv)光刻技術(shù)快速應(yīng)用的主要障礙。為了降低成本，國外有的研發(fā)機構(gòu)利用極紫外(euv)光源，結(jié)合電子束無掩模版的思想，開發(fā)成功了極紫外(euv)無掩模版光刻系統(tǒng)，但還沒有商品化

24、，進入生產(chǎn)線。 x射線光刻技術(shù)也是20世紀80年代發(fā)展非常迅速的、為滿足分辨率100 nm以下要求生產(chǎn)的技術(shù)之一。主要分支是傳統(tǒng)靶極x光、激光誘發(fā)等離子x光和同步輻射x光光刻技術(shù)。特別是同步輻射x光(主要是o.8 nm)作為光源的x光刻技術(shù)，光源具有功率高、亮度高、光斑小、準直性良好，通過光學系統(tǒng)的光束偏振性小、聚焦深度大、穿透能力強；同時可有效消除半陰影效應(yīng)(penumbra effect)等優(yōu)越性。x射線光刻技術(shù)發(fā)展的主要困難是系統(tǒng)體積龐大，系統(tǒng)價格昂貴和運行成本居高不下等等。不過最新的研究成果顯示，不僅x射線光源的體積可以大大減小，近而使系統(tǒng)的體積減小外，而且一個x光光源可開出多達20束

25、x光，成本大幅降低，可與深紫外光光刻技術(shù)競爭。1.2 以particles為光源的光刻技術(shù) 以particles為光源的光刻技術(shù)主要包括粒子束光刻、電子束光刻，特別是電子束光刻技術(shù)，在掩模版制造業(yè)中發(fā)揮了重要作用，目前仍然占有霸主地位，沒有被取代的跡象；但電子束光刻由于它的產(chǎn)能問題，一直沒有在半導體生產(chǎn)線上發(fā)揮作用，因此，人們一直想把縮小投影式電子束光刻技術(shù)推進半導體生產(chǎn)線。特別是在近幾年，取得了很大成就，產(chǎn)能已經(jīng)提高到20片h(200 mm圓片)。 電子束光刻進展和研發(fā)較快的是傳統(tǒng)電子束光刻、低能電子束光刻、限角度散射投影電子束光刻(scalpel)和掃描探針電子束光刻技術(shù)(spl)。傳統(tǒng)的

26、電子束光刻已經(jīng)為人們在掩模版制造業(yè)中廣泛接受，由于熱冷場發(fā)射(fe)比六鵬化鑭(lab6)熱游離(te)發(fā)射的亮度能提高1001000倍之多，因此，熱冷場發(fā)射是目前的主流，分辨率覆蓋了100200 nm的范圍。但由于傳統(tǒng)電子束光刻存在前散射效應(yīng)、背散射效應(yīng)和鄰近效應(yīng)等，有時會造成光致抗蝕劑圖形失真和電子損傷基底材料等問題，由此產(chǎn)生了低能電子束光刻和掃描探針電子束光刻。低能電子束光刻光源和電子透鏡與掃描電子顯微鏡(sem)基本一樣，將低能電子打入基底材料或者抗蝕劑，以單層或者多層l-b膜(langmuir-blodgett film)為抗蝕劑，分辨率可達到10 nm以下，目前在實驗室和科研單位使

27、用較多。掃描探針電子束光刻技術(shù)(spl)是利用掃描隧道電子顯微鏡和原子力顯微鏡原理，將探針產(chǎn)生的電子束，在基底或者抗蝕劑材料上直接激發(fā)或者誘發(fā)選擇性化學作用，如刻蝕或者淀積進行微細圖形加工和制造。spl目前比較成熟，主要應(yīng)用領(lǐng)域是mems和moems等納米器件的制造，隨著納米制造產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展，掃描探針電子束光刻技術(shù)(spl)的前景有望與光學光刻媲美。另外一種比較有潛力的電子束光刻技術(shù)是scalpel，由于scalpel的原理非常類似于光學光刻技術(shù)，使用散射式掩模版(又稱鼓膜)和縮小分步掃描投影工作方式，具有分辨率高(納米級)、聚焦深度長、掩模版制作容易和產(chǎn)能高等優(yōu)勢，很多專家認為scalpe

28、l是光學光刻技術(shù)退出歷史舞臺后，半導體大生產(chǎn)進入納米階段的主流光刻技術(shù)，因此，有人稱之為后光學光刻技術(shù)。 粒子束光刻發(fā)展較快的有聚焦粒子束光刻(fib)和投影粒子束光刻，由于光學光刻的不斷進步和不斷滿足工業(yè)生產(chǎn)的需要，使離子束光刻的應(yīng)用已經(jīng)有所擴展，如fib技術(shù)目前主要的應(yīng)用是將fib與fe-sem連用，擴展sem的功能和使得sem觀察方便；另外，通過方便的注射含金屬、介電質(zhì)的氣體進入ftb室，聚焦離子分解吸附在晶圓表面的氣體，可完成金屬淀積、強化金屬刻蝕、介電質(zhì)淀積和強化介電質(zhì)刻蝕等作用。投影粒子束光刻的優(yōu)點很明顯，但缺點也很明顯，如無背向散射效應(yīng)和鄰近效應(yīng)，聚焦深度長，大于l0m，單次照射

29、面積大，故產(chǎn)能高，目前可達200 mm硅片60片h，可控制粒子對抗蝕劑的滲透深度，較容易制造寬高比較大的三維圖形等等；但也有很多缺點，如因為空間電荷效應(yīng)，使得分辨率不好，目前只達到8065 nm，較厚的掩模版散熱差，易受熱變形，有些時候還需要添加冷卻裝置等等。近幾年由于電子束光刻應(yīng)用的迅速擴展，粒子束光刻除了在fib領(lǐng)域的應(yīng)用被人們接受外，在mems的納米器件制作領(lǐng)域也落后于電子束和光學光刻，同時，人們對其在未來半導體產(chǎn)業(yè)中的應(yīng)用也沒有給予厚望。1.3 物理接觸式光刻技術(shù) 通過物理接觸方式進行圖像轉(zhuǎn)印和圖形加工的方法有多年的開發(fā)，但和光刻技術(shù)相提并論，并納入光刻領(lǐng)域是產(chǎn)業(yè)對光刻技術(shù)的要求步入納

30、米階段和納米壓印技術(shù)取得了技術(shù)突破以后。物理接觸式光刻主要包括printing、molding和embossing，其核心是納米級模版的制作，圖4所示的是printing(a)和embossing(b)工藝流程原理。物理接觸式光刻技術(shù)中，以目前納米壓印技術(shù)最為成熟和受人們關(guān)注，它的分辨率已經(jīng)達到了10 nm，而且圖形的均一性完全符合大生產(chǎn)的要求，目前的主要應(yīng)用領(lǐng)域是mems、moems、微應(yīng)用流體學器件和生物器件，預(yù)測也將是未來半導體廠商實現(xiàn)32 nm技術(shù)節(jié)點生產(chǎn)的主流技術(shù)。由于目前實際的半導體規(guī)模生產(chǎn)技術(shù)還處在使用光學光刻技術(shù)苦苦探索和解決65 nm工藝中的一些技術(shù)問題，而納米壓印技術(shù)近期在

31、一些公司的研究中心工藝上取得的突破以及驗證的技術(shù)優(yōu)勢，特別是ev group和mii(molecular imprinting inc)為一些半導體設(shè)計和工藝研究中心提供的成套光刻系統(tǒng)(包括涂膠機、納米壓印光刻機和等離子蝕刻系統(tǒng))取得的滿意數(shù)據(jù)，使得人們覺得似乎真正找到了納米制造技術(shù)的突破口。因此，一些專家預(yù)測，到2015年，市場對納米成像工具、模版、光刻膠以及其他耗材的需求將達到約15億美元，最大的客戶仍然是半導體產(chǎn)業(yè)和微電子產(chǎn)品制造業(yè)，約占52左右。另外，值得一提的是，納米壓印技術(shù)中最具被半導體工業(yè)化所首選的是軟光刻技術(shù)，軟光刻技術(shù)的原理和工藝流程如圖5所示。技術(shù)優(yōu)點是結(jié)合了納米壓印的思想

32、和紫外光刻良好的對準特性，即可靈活的選擇多層軟模型，進行精確對位，也可在室溫下工作，使用低于100kpa的壓力壓印。1.4 其它光刻技術(shù) 光刻技術(shù)常見的技術(shù)方案如上所述的紫外光刻、電子束光刻、納米壓印光刻等，以廣為業(yè)界的人們所熟悉。但近年來，在人們?yōu)榧{米級光刻技術(shù)探索出路的同時，也出現(xiàn)了許多新的技術(shù)應(yīng)用于光刻工藝中，主要有干涉光刻技術(shù)(cil)、激光聚焦中性原子束光刻、立體光刻技術(shù)、全息光刻技術(shù)和掃描電化學光刻技術(shù)等等。其中成像干涉光刻技術(shù)(iil)發(fā)展最快，主要是利用通過掩模版光束的空間頻率降低，可使透鏡系統(tǒng)收集，然后再還原為原來的空間頻率，照射襯底材料上的抗蝕劑，傳遞掩模版圖形，可以解決傳

33、統(tǒng)光學光刻受限于投影透鏡的傳遞質(zhì)量和品質(zhì)，無法收集光束的較高頻率部分，使圖形失真的問題。其他的光刻技術(shù)因為在技術(shù)上取得的突破甚微，距離應(yīng)用相當遙遠。2 光刻技術(shù)的技術(shù)性和經(jīng)濟性比較 光刻技術(shù)作為產(chǎn)業(yè)發(fā)展的技術(shù)手段，那種技術(shù)為產(chǎn)業(yè)界所普遍接受和采納，是一個集技術(shù)性和經(jīng)濟性綜合比較的產(chǎn)物。一方面，就狹義光刻技術(shù)(包括光刻機技術(shù)、涂膠現(xiàn)像機技術(shù)等)本身而言，有技術(shù)和經(jīng)濟的權(quán)衡；另一方面，光刻技術(shù)的進步還會受到廣義上光刻技術(shù)(還包括掩模版及其制造技術(shù)、光刻膠及其制造技術(shù)、蝕刻和粒子注入技術(shù)等)的影響。因此，本文就以2005年itrs對光刻技術(shù)的修訂內(nèi)容，對光刻技術(shù)在技術(shù)性和經(jīng)濟性方面發(fā)表點拙見。2.1

34、 技術(shù)性比較 一方面，從目前幾種光刻技術(shù)本身的發(fā)展和開發(fā)使用狀況來看，深紫外光刻、極紫外光刻、限角度散射投影電子束光刻、掃描探針電子束光刻技術(shù)、納米壓印光刻等，在能力上都有可能解決90 nm以下的半導體產(chǎn)業(yè)和微電子產(chǎn)品規(guī)?；a(chǎn)問題，但真正產(chǎn)業(yè)化都有問題，如本文第一部分論述；另一方面，從技術(shù)的標準和如何與已經(jīng)形成的現(xiàn)有光刻的龐大體系相互融合，順利過渡，這些技術(shù)所處的狀態(tài)各不相同。就像半導體產(chǎn)業(yè)在20世紀8090年代的發(fā)展過程中，工藝技術(shù)形成了23個大的ip體系，也就是以ibm和ti等為核心的體系、以siement和toshiba為核心的體系一樣，光刻技術(shù)目前逐漸也在形成23大體系，特別是光學光刻技術(shù)和納米壓印技術(shù)，這就意味著那