光刻工作总结报告.ppt

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CompanyLOGO工作总结报告ContentsResolutionlimitANDDOF2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31RETMAN程序设计程序设计33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接近式光刻机接近式光刻机接近式光刻机接近式光刻机缓解了沾污问缓解了沾污问缓解了沾污问缓解了沾污问题。

题。

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是一种混合设备是一种混合设备是一种混合设备是一种混合设备融合了扫描和分融合了扫描和分融合了扫描和分融合了扫描和分步光刻机步光刻机步光刻机步光刻机解决了细线条下解决了细线条下解决了细线条下解决了细线条下CDCD的均一度的均一度的均一度的均一度为了解决曝光为了解决曝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2020世纪世纪世纪世纪8080年代年代年代年代后期，可以使用后期，可以使用后期，可以使用后期，可以使用缩小透镜缩小透镜缩小透镜缩小透镜提高了套刻均提高了套刻均提高了套刻均提高了套刻均一度，提供了高一度，提供了高一度，提供了高一度，提供了高分辨率分辨率分辨率分辨率因为采用因为采用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2020世纪世纪世纪世纪8080年代初年代初年代初年代初解决了沾污和解决了沾污和解决了沾污和解决了沾污和边缘衍射边缘衍射边缘衍射边缘衍射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。

ResolutionlimitANDDOFv一.ResolutionLimit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ResolutionLIGHESOURCEProcess/resistimprovementsImprovedopticalschemesLensdesignimprovementsResolutionlimitANDDOF代价Lowerk1HighNASmaller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，ResolutionlimitANDDOFWavelengthofLithographySystem390450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之间之间理论值理论值理论值理论值ResolutionResolution在在在在0.80.8到到到到1.21.2实际参考值为实际参考值为实际参考值为实际参考值为1.251.25DiagramFOCUSANDDOF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FOCUSANDDOFRETMANPROGRAM三三.RETMANProgramDesignTheReticlemanagersoftwareprogram,designedforuseintheHP9826computer.Theretmanprogramperformssomemainfunctions.Theretmanprogramwhichcontainalignmentmarklocations,focus,andexposureinformation,isusedbythemainStepperprogramtoaccuratelythereticleimageontothewafer.添加主要参数添加主要参数添加主要参数添加主要参数初始化信息初始化信息初始化信息初始化信息显示所设计的图形显示所设计的图形显示所设计的图形显示所设计的图形PARAMETERSINITIALIZEMODIFYRETMANPROGRAMMainMainfunctionsfunctionsOptimizingOptimizingdielayoutdielayoutOutputwaferOutputwaferlayoutdatalayoutdataOptimizingOptimizingwaferlayoutwaferlayoutRETMANPROGRAMRETMANPROGRAMULTRATECHSTEPPERRETICLEMANAGERREADFROMDISKSAVETODISKWaferparametersInitializewaferModifywaferContdice/stepsReticleparametersInitializereticleModifyfieldListdwm3696RETMAN主操作界面主操作界面RETMANPROGRAMMIN.STREETWIDTHSTREETOUTSIDEFIELDARRAYOFFSETXKEYTOREFERENCEY-OFFET0.1Y0.014.2410KeyROTAT/CHECKPEINTERMIXWAFERRADIUSROWS?

AMSNN75.001LENSRETICLEAUTOSTACK?

TITLEHEIGHTCOLUMNW3N0.0013CHIP#TITLEXY1.CHIP2.OAT3.-UNDEFINED-4.-UNDEFINED-2.1004.01.14.00.1Y0.00.1RETMANPROGRAMINITIALIZERETICLEFIELDFILL99.5%DICE=5208STEP=63XFSTEP26.4mmYFSTEP10.8mmXCHIP2.200mmYCHIP1.200mmXSCRIBE0.1mmYSCRIBE0.1mmCOLS12ROWS9MODIFYRETICLEKEYDEFINITIONSC-CHANGESINGLECHIPA-CHANGEALLCHIPK-ADDKEYS,LEFT,RIGHT,BOTH,NONEO-ENTERACHIPOFFSETD-DELETECHIPE-ENLARGEVIEWR-ROTATECHIP90DEGREERETMANPROGRAMKEYHAMSSCAN/ALIGN1PEINTERMIXYWAFERRADIUS75.00KEYTOBSLN-0.1RETICLE3LOCALPREALIGNNAUTOSTACK?

NTITLEHEIGHT0.0MIN.DICE/STEP1XYSCANKEYPOSIONSPRMARYOATSECONDOATSTEPPINGDISTANCESTEPARRAYOFFSETSTACKINGDISTANCE9.75-12.3910.019.809.8-1.950.04.80-2.00.0-RETMANPROGRAM光刻工艺控制光刻工艺控制四.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光刻工艺控制vMis-Alignment:

Misplacementinx-directionMisplacementiny-direction光刻工艺控制光刻工艺控制vMis-Alignment:

Run-out-steppingdistancetoolargeortoosmallRotation-patternisrotatedonthemaskorreticle光刻工艺控制光刻工艺控制B.Fieldarray光刻工艺控制光刻工艺控制vC.DevelopDefects:

Overdevelop:

resisttoothin（ornonuniform）,developtimetoolong,poorresistquality（aged）Underdevelop（scumming）:

resisttoothick（ornonuniform）,developtimetooshort,developerchemicaltooweak（aged）vD.PrintBias:

（Whatyouseeisntalwayswhatyouget!

）PrintBias=（PrintedFeatureSize）-（MaskFeatureSize）Reasons:

Underexposure,Overexposure,Underdevelop,OverdevelopPrintedFeatureSizePHOTOMASKSILICONSUBSTRATEPHOTORES