●光刻技術的組成與關鍵點
光刻的基本原理是利用光致抗蝕劑（或稱光刻膠）感光后因光化學反應而形成耐蝕性的特點，將掩模板上的圖形刻制到被加工表面上。
光刻半導體芯片二氧化硅的主要步驟是：
1、涂布光致抗蝕劑；
2、套準掩模板并曝光；
3、用顯影液溶解未感光的光致抗蝕劑層；
4、用腐蝕液溶解掉無光致抗蝕劑保護的二氧化硅層；
5、去除已感光的光致抗蝕劑層。
光刻技術的不斷發(fā)展從三個方面為集成電路技術的進步提供了保證：其一是大面積均勻曝光，在同一塊硅片上同時做出大量器件和芯片，保證了批量化的生產(chǎn)水平；其二是圖形線寬不斷縮小，使用權集成度不斷提高，生產(chǎn)成本持續(xù)下降；其三，由于線寬的縮小，器件的運行速度越來越快，使用權集成電路的性能不斷提高。隨著集成度的提高，光刻技術所面臨的困難也越來越多。
光刻技術面臨的困難與挑戰(zhàn) | |
≥32納米 | 內容概要 |
光學掩膜版圖形分辨率加強技術的研發(fā)和后光學成像技術掩膜版的制造 | 控制圖形的對準，線寬和缺陷，使用亞分辨率輔助圖形技術；掌握曝光過程中缺陷的產(chǎn)生；制訂193nm工藝平臺上實現(xiàn)小于45納米半間距線寬工藝圖形所需掩膜版的放大倍率，并研發(fā)基于小像場使用的補償模式；制造用于后光學成像技術的1倍五缺陷膜版 |
成本控制和投資回報 | 控制設備、工藝的投入產(chǎn)出比，制造成本可接受且適用的光學掩膜版和用于后光學成像技術的掩膜版；合理調配資源，杜絕浪費，研發(fā)450mm硅片生產(chǎn)設備 |
工藝控制 | 控制柵電極的線寬變化＜4nm，研發(fā)新的圖形對準技術＜11nm；控制線寬邊緣粗糙度表現(xiàn)；控制測量引入線寬變化和缺陷＜50nm；采用更精確的光刻膠模型，采用更精確的OPC模型，并基于光學極化效應確認其表現(xiàn)；控制并校正光刻設備的光散射，尤其針對極紫外線光刻設備；采用利于光刻工藝的設計和成產(chǎn)要求優(yōu)化的設計方案 |
沉浸式光刻技術 | 控制沉浸式光刻技術生產(chǎn)中產(chǎn)生的缺陷、研發(fā)、優(yōu)化光刻膠的組成，使之具備和液體以及頂部疏水層良好的兼容性，研發(fā)折射率＞1.8的光刻膠；折射率＞1.65的浸沒液體以及折射率＞1.65的光學鏡頭材料 |
極紫外線光刻技術 | 制造低缺陷密度的掩膜基板；研發(fā)功率＞115瓦的光源系統(tǒng)以及長壽命低損耗的光學部件；研發(fā)線寬邊緣粗糙度＜3nm，感光靈敏度＜10ml/cm2；分辨率＜40納米半間距線寬工藝圖形的光刻膠；制造＜0.01nm均方根誤差和小于10%本征光散射的光學部件；控制光學部件的污染，研究不使用有機保護薄膜的掩膜版保護；研究與光學成像工藝生產(chǎn)設備的兼容性 |
●光刻系統(tǒng)的組成：
光刻機是一種曝光工具，這是光刻工程的核心部分，其造價昂貴，號稱世界上最精密的儀器，目前世界是已有7000萬美金的光刻機。光刻機堪稱現(xiàn)代光學工業(yè)之花，其制造難度之大，到現(xiàn)在全世界也不過兩三家公司能夠制造而已。
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）
光刻技術主要指標：
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-DepthOf Focus）-> 投影光學系統(tǒng)可清晰成像的尺度范圍
關鍵尺寸（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)設計（分辨率增強技術）
減小k1
主流光刻技術:
248nmDUV技術 （KrF準分子激光）-> 0.10um 特征尺寸
193nmDUV技術 （ArF準分子激光）-> 90nm特征尺寸
193nm沉浸式技術（ArF準分子激光）-> 65nm特征尺寸
新一代的替代光刻技術:
157nmF2
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
分辨率增強技術(RET):
Step-Scan技術
偏軸照明(OAI)
鄰近效應校正(OPC)
移相掩膜(PSM)
具有化學增強放大功能的快速感光光刻膠
光刻膠修剪(ResistTrimming)
抗反射功能和表面感光后的多層光刻膠