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超大規(guī)模集成電路先進(jìn)光刻理論與應(yīng)用 版權(quán)信息
- ISBN：9787030482686
- 條形碼：9787030482686 ; 978-7-03-048268-6
- 裝幀：平裝-膠訂
- 冊數(shù)：暫無
- 重量：暫無
- 所屬分類：>>
超大規(guī)模集成電路先進(jìn)光刻理論與應(yīng)用 本書特色
光刻技術(shù)是所有微納器件制造的核心技術(shù)。特別是在集成電路制造中，正是由于光刻技術(shù)的不斷提高才使得摩爾定律（器件集成度每兩年左右翻一番）得以繼續(xù)。本書覆蓋現(xiàn)代光刻技術(shù)的主要方面，包括設(shè)備、材料、仿真（計(jì)算光刻）和工藝，內(nèi)容直接取材于國際先進(jìn)集成電路制造技術(shù)，為了保證先進(jìn)性，特別側(cè)重于32nm節(jié)點(diǎn)以下的技術(shù)。書中引用了很多工藝實(shí)例，這些實(shí)例都是經(jīng)過生產(chǎn)實(shí)際驗(yàn)證的，希望能對讀者有所啟發(fā)。
超大規(guī)模集成電路先進(jìn)光刻理論與應(yīng)用 內(nèi)容簡介
光刻技術(shù)是所有微納器件制造的核心技術(shù)。在集成電路制造中，正是由于光刻技術(shù)的不斷提高才使得摩爾定律得以繼續(xù)。本書覆蓋現(xiàn)代光刻技術(shù)的重要方面，包括設(shè)備、材料、仿真（計(jì)算光刻）和工藝。在設(shè)備部分，對業(yè)界使用的主流設(shè)備進(jìn)行剖析，介紹其原理結(jié)構(gòu)、使用方法、和工藝參數(shù)的設(shè)置。在材料部分，介紹了包括光刻膠、抗反射涂層、抗水涂層、和使用旋圖工藝的硬掩膜等材料的分子結(jié)構(gòu)、使用方法，以及必須達(dá)到的性能參數(shù)。本書按照仿真技術(shù)發(fā)展的順序，系統(tǒng)介紹基于經(jīng)驗(yàn)的光學(xué)鄰近效應(yīng)修正、基于模型的光學(xué)鄰近效應(yīng)修正、亞曝光分辨率的輔助圖形、光源-掩模版共優(yōu)化技術(shù)和反演光刻技術(shù)。如何控制套刻精度是光刻中認(rèn)可的技術(shù)難點(diǎn)，本書有一章專門討論曝光對準(zhǔn)系統(tǒng)和控制套刻精度的方法。另外，本書特別介紹新光刻工藝研究的方法論、光刻工程師的職責(zé)，以及如何協(xié)調(diào)各方資源保證研發(fā)進(jìn)度。
超大規(guī)模集成電路先進(jìn)光刻理論與應(yīng)用 目錄
目錄
前言
第1章 光刻技術(shù)概述1
1.1半導(dǎo)體技術(shù)節(jié)點(diǎn)1
1.2集成電路的結(jié)構(gòu)和光刻層3
1.3光刻工藝4
1.4曝光系統(tǒng)的分辨率和聚焦深度6
1.4.1分辨率6
1.4.2聚焦深度9
1.4.3調(diào)制傳遞函數(shù)11
1.5對設(shè)計(jì)的修正和版圖數(shù)據(jù)流程12
1.6光刻工藝的評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)14
1.7去膠返工15
1.8光刻工藝中缺陷的檢測16
1.8.1旋涂后光刻薄膜中缺陷的檢測16
1.8.2曝光后圖形的缺陷檢測18
1.9光刻工藝的成本18
1.10現(xiàn)代光刻工藝研發(fā)各部分的職責(zé)和協(xié)作 20
1.10.1晶圓廠光刻內(nèi)部的分工以及各單位之問的交叉和牽制 20
1.10.2先導(dǎo)光刻工藝研發(fā)的模式22
1.10.3光刻與刻蝕的關(guān)系23
參考文獻(xiàn) 24
第2章 勻膠顯影機(jī)及其應(yīng)用 26
2.1勻膠顯影機(jī)的結(jié)構(gòu) 26
2.2勻膠顯影流程的控制程序28
2.3勻膠顯影機(jī)內(nèi)的主要工藝單元 29
2.3.1晶圓表面增粘處理 29
2.3.2光刻膠旋涂單元 31
2.3.3烘烤和冷卻36
2.3.4邊緣曝光39
2.3.5顯影單元40
2.4清洗工藝單元 45
2.4.1去離子水沖洗46
2.4.2晶圓背面清洗47
2.5勻膠顯影機(jī)中的子系統(tǒng) 49
2.5.1化學(xué)液體輸送系統(tǒng) 49
2.5.2勻膠顯影機(jī)中的微環(huán)境和氣流控制 57
2.5.3廢液收集系統(tǒng)58
2.5.4數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)59
2.6勻膠顯影機(jī)性能的監(jiān)測 59
2.6.1膠厚的監(jiān)測 59
2.6.2旋涂后膠膜上顆粒的監(jiān)測 60
2.6.3顯影后圖形缺陷的監(jiān)測62
2.6.4熱盤溫度的監(jiān)測64
2.7集成于勻膠顯影機(jī)中的在線測量單元 65
2.7.1膠厚測量單元66
2.7.2膠膜缺陷的檢測 67
2.7.3使用高速相機(jī)原位監(jiān)測工藝單元內(nèi)的動(dòng)態(tài) 68
2.8勻膠顯影機(jī)中的閉環(huán)工藝修正 68
2.9勻膠顯影設(shè)備安裝后的接收測試70
2.9.1顆粒測試70
2.9.2增粘單元的驗(yàn)收71
2.9.3旋涂均勻性和穩(wěn)定性的驗(yàn)收71
2.9.4顯影的均勻性和穩(wěn)定性測試72
2.9.5系統(tǒng)可靠性測試72
2.9.6產(chǎn)能測試72
2.9.7對機(jī)械手的要求74
2.10勻膠顯影機(jī)的使用維護(hù)74
參考文獻(xiàn)75
第3章 光刻機(jī)及其應(yīng)用78
3.1投影式光刻機(jī)的工作原理79
3.1.1步進(jìn)掃描式曝光79
3.1.2光刻機(jī)曝光的流程80
3.1.3曝光工作文件的設(shè)定 81
3 .1.4雙工件臺(tái)介紹82
3.2光刻機(jī)的光源及光路設(shè)計(jì) 83
3.2.1光刻機(jī)的光源83
3 .2.2投影光路的設(shè)計(jì)86
3 .2.3 193nm浸沒式光刻機(jī)89
3.3光照條件 90
3.3.1在軸與離軸照明90
3.3.2光刻機(jī)中的照明方式及其定義92
3.3.3光照條件的設(shè)置和衍射光學(xué)元件 95
3 .3.4像素化和可編程的光照 96
3.3.5偏振照明 97
3.4成像系統(tǒng)中的問題102
3 .4.1波前畸變的Zernike描述103
3 .4.2對成像波前的修正108
3 .4.3投影透鏡的熱效應(yīng)109
3 .4.4掩模版形狀修正111
3 .4.5掩模熱效應(yīng)的修正111
3 .4.6曝光劑量修正113
3.5聚焦系統(tǒng)115
3.5.1表面水平傳感系統(tǒng)115
3.5.2晶圓邊緣區(qū)域的聚焦117
3.5.3氣壓表面測量系統(tǒng)118
3.5.4聚焦誤差的來源與聚焦穩(wěn)定性的監(jiān)控119
3.6光刻機(jī)的對準(zhǔn)系統(tǒng)120
3.6.1掩模的預(yù)對準(zhǔn)和定位120
3.6.2晶圓的預(yù)對準(zhǔn)和定位121
3.6.3掩模工件臺(tái)與晶圓工件臺(tái)之問的對準(zhǔn)122
3 .6.4掩模與晶圓的對準(zhǔn)123
3.6.5對準(zhǔn)標(biāo)識(shí)的設(shè)計(jì)127
3.7光刻機(jī)性能的監(jiān)控131
3.7.1激光輸出的帶寬和能量的穩(wěn)定性131
3.7.2聚焦的穩(wěn)定性131
3.7.3對準(zhǔn)精度的穩(wěn)定性132
3 .7.4光刻機(jī)停機(jī)恢復(fù)后的檢查134
3.7.5與產(chǎn)品相關(guān)的測試134
參考文獻(xiàn)135
第4章 光刻材料137
4.1增粘材料138
4.2光刻膠139
4.2.1用于I-線(365nm波長)和G-線(436nm波長)的光刻膠139
4.2.2用于248nm波長的光刻膠141
4.2.3用于193nm波長的光刻膠144
4.2.4用于193nm浸沒式光刻的化學(xué)放大膠145
4.2.5 193nm光刻膠的負(fù)顯影工藝155
4.2.6光刻膠發(fā)展的方向157
4.2.7光刻膠溶劑的選取162
4.3光刻膠性能的評估164
4.3.1敏感性與對比度165
4.3.2光學(xué)常數(shù)與吸收系數(shù)168
4.3.3光刻膠的Dill參數(shù)169
4.3.4科西系數(shù)170
4.3.5光刻膠抗刻蝕或抗離子注入的能力171
4.3.6光刻膠的分辨率176
4.3.7光刻膠圖形的粗糙度177
4.3.8光刻膠的分辨率、敏感性及其圖形邊緣粗糙度之間的關(guān)系183
4.3.9改善光刻膠圖形邊緣粗糙度的工藝185
4.3.10光刻膠旋涂的厚度曲線185
4.3.11 Fab對光刻膠的評估186
4.4抗反射涂層1 88
4.4.1光線在界面處的反射理論189
4.4.2底部抗反射涂層191
4.4.3頂部抗反射涂層196
4.4.4可以顯影的底部抗反射涂層197
4.4.5旋涂的含Si抗反射涂層202
4.4.6碳涂層205
4.5用于193nm浸沒式光刻的抗水涂層 209
4.5.1抗水涂層材料的分子結(jié)構(gòu)210
4.5.2浸出測試和表面接觸角211
4.5.3與光刻膠的兼容性 212
4.6有機(jī)溶劑和顯影液213
4.7晶圓廠光刻材料的管理和規(guī)格要求217
4.7.1光刻材料的供應(yīng)鏈217
4.7.2材料需求的預(yù)報(bào)和訂購 217
4.7.3光刻材料在勻膠顯影機(jī)上的配置217
4.7.4光刻材料供應(yīng)商必須定期提供給Fab的數(shù)據(jù)218
4.7.5材料的變更220
參考文獻(xiàn)220
第5章 掩模版及其管理225
5.1倍縮式掩模的結(jié)構(gòu)225
5.2掩模保護(hù)膜227
5.2.1掩模保護(hù)膜的功能227
5.2.2保護(hù)膜的材質(zhì)228
5.2.3蒙貼保護(hù)膜對掩模翹曲度的影響229
5.2.4保護(hù)膜厚度對掩模成像性能的影響230
5.3掩模版的種類232
5.3.1雙極型掩模版232
5.3.2相移掩模234
5.3.3交替相移掩模238
5.4掩模的其他技術(shù)問題242
5.4.1衍射效率及掩模三維效應(yīng)(M3D) 242
5.4.2交替相移掩模上孔徑之問光強(qiáng)的差別243
5.4.3交替相移掩模用于光學(xué)測量244
5.4.4掩模版導(dǎo)致的雙折射效應(yīng)246
5.5掩模發(fā)展的技術(shù)路線248
5.6掩模圖形數(shù)據(jù)的準(zhǔn)備249
5.7掩模的制備和質(zhì)量控制253
5.7.1掩模基板254
5.7.2掩模上圖形的曝光256
5.7.3掩模版刻蝕工藝257
5.7.4掩模的規(guī)格參數(shù)259
5.7.5掩模缺陷的檢查和修補(bǔ)261
5.8掩模的缺陷及其清洗和檢測方法263
5.8.1掩模缺陷的分類和處理辦法263
5.8.2清洗掩模的方法268
5.8.3掩模缺陷檢測的方法270
5.8.4測試掩模的設(shè)計(jì)273
5.8.5掩模缺陷對成像影響的仿真評估 274
5.9晶圓廠對掩模的管理276
5.9.1晶圓廠與掩模廠的合作276
5.9.2掩模管理系統(tǒng)276
參考文獻(xiàn)281
第6章 對準(zhǔn)和套刻誤差控制285
6.1光刻機(jī)的對準(zhǔn)操作287
6.1.1對準(zhǔn)標(biāo)識(shí)在晶圓上的分布288
6.1.2曝光區(qū)域網(wǎng)格的測定 289
6.1.3曝光區(qū)域網(wǎng)格的修正 289
6.1.4光刻機(jī)的對準(zhǔn)操作291
6.2套刻誤差測量293
6.2.1套刻誤差測量設(shè)備 293
6.2.2套刻誤差測量的過程 294
6.2.3常用的套刻標(biāo)識(shí)296
6.2.4曝光區(qū)域拼接標(biāo)識(shí)299
6.2.5基于衍射的套刻誤差測量300
6.3套刻誤差測量結(jié)果的分析模型與修正反饋303
6.3.1測量結(jié)果 303
6.3.2套刻誤差的分析模型304
6.3.3對每一個(gè)曝光區(qū)域進(jìn)行獨(dú)立修正 308
6.4先進(jìn)工藝修正的設(shè)置310
6.5導(dǎo)致套刻誤差的主要原因31 1
6.5.1曝光時(shí)掩模加熱變形財(cái)套刻誤差的影響313
6.5.2負(fù)顯影工藝中晶圓的熱效應(yīng)對套刻誤差的影響314
6.5.3化學(xué)研磨對套刻誤差的影響315
6.5.4厚膠工藝對套刻誤差的影響315
6.5.5掩模之問的對準(zhǔn)偏差對晶圓上套刻誤差的影響316
6.6產(chǎn)品的對準(zhǔn)和套刻測量鏈316
6.6.1曝光時(shí)的對準(zhǔn)和套刻誤差測量方案316
6.6.2對準(zhǔn)與套刻測量不一致導(dǎo)致的問題318
6.6.3單一機(jī)器的套刻誤差與不同機(jī)器之間的套刻誤差321
參考文獻(xiàn)323
第7章 光學(xué)鄰近效應(yīng)修正與計(jì)算光刻325
7.1光學(xué)模型325
7.1.1薄掩模近似326
7.1.2考慮掩模的三維效應(yīng)328
7.1.3光學(xué)模型的發(fā)展方向 330
7.2光刻膠中光化學(xué)反應(yīng)和顯影模型331
7.3光照條件的選取與優(yōu)化333
7.3.1分辨率增強(qiáng)技術(shù) 333
7.3.2光源掩模協(xié)同優(yōu)化338
7.4光學(xué)鄰近效應(yīng)修正(0PC)343
7.4.1基于經(jīng)驗(yàn)的光學(xué)鄰近效應(yīng)修正344
7.4.2基于模型的光學(xué)鄰近效應(yīng)修正347
7.4.3與光刻工藝窗口相關(guān)聯(lián)的鄰近效應(yīng)修正(PWOPC)357
7.4.4刻蝕對OPC的影響358
7.4.5考慮襯底三維效應(yīng)的OPC模型359
7.4.6考慮光刻膠三維效應(yīng)的OPC模型360
7.5曝光輔助圖形360
7.5.1禁止周期360
7.5.2輔助圖形的放置 362
7.5.3基于經(jīng)驗(yàn)的輔助圖形 363
7.5.4基于模型的輔助圖形366
7.6反演光刻技術(shù)368
7.7壞點(diǎn)(hot spot)的發(fā)現(xiàn)和排除368
7.8版圖設(shè)計(jì)規(guī)則的優(yōu)化370
7.8.1設(shè)計(jì)規(guī)則優(yōu)化原理及流程370
7.8.2設(shè)計(jì)規(guī)則優(yōu)化實(shí)例371
7.8.3設(shè)計(jì)和工藝的協(xié)同優(yōu)化(DTC0) 373
7.9先導(dǎo)光刻工藝的研發(fā)模式374
7.9.1光學(xué)鄰近效應(yīng)修正學(xué)習(xí)循環(huán)374
7.9.2光刻仿真軟件與OPC軟件的區(qū)別375
7.9.3掩模制備工藝對OPC的限制 375
參考文獻(xiàn)376
第8章 光刻工藝的設(shè)定與監(jiān)控379
8.1工藝標(biāo)準(zhǔn)手冊379
8.2測量方法的改進(jìn)382
8.2.1散射儀測量圖形的形貌 382
8.2.2混合測量方法383
8.2.3為控制而設(shè)計(jì)測量圖形的概念384
8.3光刻工藝窗口的確定385
8.3.1 FEM數(shù)據(jù)分析385
8.3.2晶圓內(nèi)與晶圓之間線寬的穩(wěn)定性390
8.3.3光刻膠的損失與切片檢查392
8.3.4光刻工藝窗口的進(jìn)一步確認(rèn)393
8.3.5工藝窗口的再驗(yàn)證394
8.3.6工藝窗口中其他關(guān)鍵圖形的行為395
8.4工藝假設(shè)與設(shè)計(jì)手冊396
8.5使用FEM晶圓提高良率398
8.6掩模誤差增強(qiáng)因子404
8.6.1掩模誤差增強(qiáng)因子(MEEF)的定義與測量404
8.6.2減少M(fèi)EEF的措施406
8.6.3掩模成像時(shí)的線性406
8.7光刻工藝的匹配408
8.7.1光刻機(jī)之問光照條件的匹配 408
8.7.2掩模之問的匹配412
8.7.3光刻膠之問的匹配413
8.8工藝監(jiān)控的設(shè)置與工藝能力的評估413
8.8.1工藝監(jiān)控的設(shè)置413
8.8.2工藝能力指數(shù)Cp和Cpk 414
8.9自動(dòng)工藝控制的設(shè)置415
8.9.1線寬的控制416
8.9.2晶圓內(nèi)線寬均勻性的控制 418
8.9.3套刻誤差的控制419
8.10檢查晶圓上的壞點(diǎn)420
參考文獻(xiàn)420
第9章 晶圓返工與光刻膠的清除423
9.1晶圓返工的傳統(tǒng)工藝423
9.2三層光刻材料(resist/SiARC/SOC)的返工工藝424
9.2.1“干／濕”工藝425
9.2.2去除空白晶圓上的SiARC或SOC 427
9.2.3三層材料中只去除光刻膠429
9.2.4工藝失敗后晶圓返工的分流處理430
9.3后道(BEOI)低介電常數(shù)材料上光刻層的返工430
9.3.1雙大馬士革工藝流程 431
9.3.2返工導(dǎo)致Si02 (TEOS)損失432
9.3.3高偏置功率的等離子體會(huì)導(dǎo)致襯底受傷433
9.4光刻返工原因的分析433
9.4.1返工常見原因的分類 435
9.4.2快速熱處理和激光退火導(dǎo)致晶圓變形436
9.5晶圓返工的管理437
9.6離子注入后光刻膠的清除438
9.6.1技術(shù)難點(diǎn)438
9.6.2“干／濕”法去除光刻膠439
9.6.3“濕”法去除光刻膠440
9.6.4些新進(jìn)展440
參考文獻(xiàn)441
第10章 雙重和多重光刻技術(shù)443
10.1雙重曝光技術(shù)443
10.1.1X/Y雙極照明的雙重曝光 444
10.1.2使用反演計(jì)算設(shè)計(jì)雙重曝光445
10.2固化**次圖形的雙重曝光(IFIE)工藝447
10.2.1形成表面保護(hù)層的固化技術(shù)447
10.2.2使用高溫交聯(lián)光刻膠的固化技術(shù)449
10.2.3通孔的合包與分包450
10.2.4其他的固化方案451
10.3雙重光刻(LELE)I藝451
10.3.1雙溝槽光刻技術(shù)451
10.3.2使用負(fù)顯影實(shí)現(xiàn)雙溝槽454
10.3.3雙線條光刻技術(shù)456
10.3.4含Si的光刻膠用于雙線條工藝458
10.3.5雙線條工藝中SiARC作為硬掩模層458
10.3.6“LE Cut”工藝460
10.3.7光刻機(jī)對準(zhǔn)偏差和分辨率對LELE工藝的影響461
10.4三重光刻技術(shù)(LELELE)463
10.5自對準(zhǔn)雙重成像技術(shù)(SADP)464
10.5.1 a-C做“mandrel”/SiN或Si07做“spacer”/Si07或SiN做硬掩模 468
10.5.2光刻膠圖形做“mandrel”/Si01做“spacer”/a-C做硬掩模469
10.5.3 Si07做“mandrel”/TiN做“spacer”/SiN做硬掩模471
10.5.4自對準(zhǔn)技術(shù)在NAND器件中的應(yīng)用472
10.5.5自對準(zhǔn)的重復(fù)使用(SAQP，SAOP) 473
超大規(guī)模集成電路先進(jìn)光刻理論與應(yīng)用
10.5.6SADP和LE結(jié)合實(shí)現(xiàn)三重成像 476
10.5.7自對準(zhǔn)實(shí)現(xiàn)三重圖形疊加477
10.5.8“SAMP Cut”工藝478
10.6掩模圖形的拆分480
10.6.1適用于LELE工藝的圖形拆分 480
10.6.2適用于LELELE工藝的圖形拆分484
10.6.3適用于SADP的圖形拆分 486
10.7雙重顯影技術(shù)489
參考文獻(xiàn)490
第11章 極紫外(EUV)光刻技術(shù)494
11.1極紫外光刻機(jī)495
11.1.1 EUV反射鏡495
11.1.2 EUV光刻機(jī)的曝光系統(tǒng) 497
11.1.3光照條件的設(shè)置498
11.1.4 EUV光刻機(jī)研發(fā)進(jìn)展及技術(shù)路線499
11.15更大數(shù)值孔徑EUV光刻機(jī)的技術(shù)挑戰(zhàn)500
11.2極紫外光源502
11.2.1 EUV光源的結(jié)構(gòu)502
11.2.2光源輸出功率與產(chǎn)能的關(guān)系504
11.2.3波段外的輻射505
11.3 EUV掩模版507
11.3.1 EUV掩模缺陷的控制510
11.3.2 EUV掩模的清洗512
11.3.3 EUV掩模保護(hù)膜的研發(fā) 514
11.3.4 EUV空間像顯微鏡516
11.3.5 EUV相移掩模517
11.4極紫外光刻膠519
11.4.1光刻膠的放氣檢測5 19
11.4.2 EUV膠的分辨率、圖形邊緣粗糙度和敏感性521
11.4.3吸收頻譜外輻射的表面層材料 526
11.4.4底層材料526
11.5計(jì)算光刻在EUV中的應(yīng)用528
11.5.1 EUV光源與掩模的協(xié)同優(yōu)化529
11.5.2 0PC方法在EUV與DUV中的區(qū)別532
11.6極紫外光刻用于量產(chǎn)的分析535
11.6.1極紫外光刻技術(shù)的現(xiàn)狀 535
11.6.2 EUV光刻中的隨機(jī)效應(yīng)535
11.6.3 EUV與193i之問的套刻誤差 537
11.6.4實(shí)例分析537
參考文獻(xiàn)540
中英文光刻術(shù)語對照546
彩圖
前言
第1章 光刻技術(shù)概述1
1.1半導(dǎo)體技術(shù)節(jié)點(diǎn)1
1.2集成電路的結(jié)構(gòu)和光刻層3
1.3光刻工藝4
1.4曝光系統(tǒng)的分辨率和聚焦深度6
1.4.1分辨率6
1.4.2聚焦深度9
1.4.3調(diào)制傳遞函數(shù)11
1.5對設(shè)計(jì)的修正和版圖數(shù)據(jù)流程12
1.6光刻工藝的評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)14
1.7去膠返工15
1.8光刻工藝中缺陷的檢測16
1.8.1旋涂后光刻薄膜中缺陷的檢測16
1.8.2曝光后圖形的缺陷檢測18
1.9光刻工藝的成本18
1.10現(xiàn)代光刻工藝研發(fā)各部分的職責(zé)和協(xié)作 20
1.10.1晶圓廠光刻內(nèi)部的分工以及各單位之問的交叉和牽制 20
1.10.2先導(dǎo)光刻工藝研發(fā)的模式22
1.10.3光刻與刻蝕的關(guān)系23
參考文獻(xiàn) 24
第2章 勻膠顯影機(jī)及其應(yīng)用 26
2.1勻膠顯影機(jī)的結(jié)構(gòu) 26
2.2勻膠顯影流程的控制程序28
2.3勻膠顯影機(jī)內(nèi)的主要工藝單元 29
2.3.1晶圓表面增粘處理 29
2.3.2光刻膠旋涂單元 31
2.3.3烘烤和冷卻36
2.3.4邊緣曝光39
2.3.5顯影單元40
2.4清洗工藝單元 45
2.4.1去離子水沖洗46
2.4.2晶圓背面清洗47
2.5勻膠顯影機(jī)中的子系統(tǒng) 49
2.5.1化學(xué)液體輸送系統(tǒng) 49
2.5.2勻膠顯影機(jī)中的微環(huán)境和氣流控制 57
2.5.3廢液收集系統(tǒng)58
2.5.4數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)59
2.6勻膠顯影機(jī)性能的監(jiān)測 59
2.6.1膠厚的監(jiān)測 59
2.6.2旋涂后膠膜上顆粒的監(jiān)測 60
2.6.3顯影后圖形缺陷的監(jiān)測62
2.6.4熱盤溫度的監(jiān)測64
2.7集成于勻膠顯影機(jī)中的在線測量單元 65
2.7.1膠厚測量單元66
2.7.2膠膜缺陷的檢測 67
2.7.3使用高速相機(jī)原位監(jiān)測工藝單元內(nèi)的動(dòng)態(tài) 68
2.8勻膠顯影機(jī)中的閉環(huán)工藝修正 68
2.9勻膠顯影設(shè)備安裝后的接收測試70
2.9.1顆粒測試70
2.9.2增粘單元的驗(yàn)收71
2.9.3旋涂均勻性和穩(wěn)定性的驗(yàn)收71
2.9.4顯影的均勻性和穩(wěn)定性測試72
2.9.5系統(tǒng)可靠性測試72
2.9.6產(chǎn)能測試72
2.9.7對機(jī)械手的要求74
2.10勻膠顯影機(jī)的使用維護(hù)74
參考文獻(xiàn)75
第3章 光刻機(jī)及其應(yīng)用78
3.1投影式光刻機(jī)的工作原理79
3.1.1步進(jìn)掃描式曝光79
3.1.2光刻機(jī)曝光的流程80
3.1.3曝光工作文件的設(shè)定 81
3 .1.4雙工件臺(tái)介紹82
3.2光刻機(jī)的光源及光路設(shè)計(jì) 83
3.2.1光刻機(jī)的光源83
3 .2.2投影光路的設(shè)計(jì)86
3 .2.3 193nm浸沒式光刻機(jī)89
3.3光照條件 90
3.3.1在軸與離軸照明90
3.3.2光刻機(jī)中的照明方式及其定義92
3.3.3光照條件的設(shè)置和衍射光學(xué)元件 95
3 .3.4像素化和可編程的光照 96
3.3.5偏振照明 97
3.4成像系統(tǒng)中的問題102
3 .4.1波前畸變的Zernike描述103
3 .4.2對成像波前的修正108
3 .4.3投影透鏡的熱效應(yīng)109
3 .4.4掩模版形狀修正111
3 .4.5掩模熱效應(yīng)的修正111
3 .4.6曝光劑量修正113
3.5聚焦系統(tǒng)115
3.5.1表面水平傳感系統(tǒng)115
3.5.2晶圓邊緣區(qū)域的聚焦117
3.5.3氣壓表面測量系統(tǒng)118
3.5.4聚焦誤差的來源與聚焦穩(wěn)定性的監(jiān)控119
3.6光刻機(jī)的對準(zhǔn)系統(tǒng)120
3.6.1掩模的預(yù)對準(zhǔn)和定位120
3.6.2晶圓的預(yù)對準(zhǔn)和定位121
3.6.3掩模工件臺(tái)與晶圓工件臺(tái)之問的對準(zhǔn)122
3 .6.4掩模與晶圓的對準(zhǔn)123
3.6.5對準(zhǔn)標(biāo)識(shí)的設(shè)計(jì)127
3.7光刻機(jī)性能的監(jiān)控131
3.7.1激光輸出的帶寬和能量的穩(wěn)定性131
3.7.2聚焦的穩(wěn)定性131
3.7.3對準(zhǔn)精度的穩(wěn)定性132
3 .7.4光刻機(jī)停機(jī)恢復(fù)后的檢查134
3.7.5與產(chǎn)品相關(guān)的測試134
參考文獻(xiàn)135
第4章 光刻材料137
4.1增粘材料138
4.2光刻膠139
4.2.1用于I-線(365nm波長)和G-線(436nm波長)的光刻膠139
4.2.2用于248nm波長的光刻膠141
4.2.3用于193nm波長的光刻膠144
4.2.4用于193nm浸沒式光刻的化學(xué)放大膠145
4.2.5 193nm光刻膠的負(fù)顯影工藝155
4.2.6光刻膠發(fā)展的方向157
4.2.7光刻膠溶劑的選取162
4.3光刻膠性能的評估164
4.3.1敏感性與對比度165
4.3.2光學(xué)常數(shù)與吸收系數(shù)168
4.3.3光刻膠的Dill參數(shù)169
4.3.4科西系數(shù)170
4.3.5光刻膠抗刻蝕或抗離子注入的能力171
4.3.6光刻膠的分辨率176
4.3.7光刻膠圖形的粗糙度177
4.3.8光刻膠的分辨率、敏感性及其圖形邊緣粗糙度之間的關(guān)系183
4.3.9改善光刻膠圖形邊緣粗糙度的工藝185
4.3.10光刻膠旋涂的厚度曲線185
4.3.11 Fab對光刻膠的評估186
4.4抗反射涂層1 88
4.4.1光線在界面處的反射理論189
4.4.2底部抗反射涂層191
4.4.3頂部抗反射涂層196
4.4.4可以顯影的底部抗反射涂層197
4.4.5旋涂的含Si抗反射涂層202
4.4.6碳涂層205
4.5用于193nm浸沒式光刻的抗水涂層 209
4.5.1抗水涂層材料的分子結(jié)構(gòu)210
4.5.2浸出測試和表面接觸角211
4.5.3與光刻膠的兼容性 212
4.6有機(jī)溶劑和顯影液213
4.7晶圓廠光刻材料的管理和規(guī)格要求217
4.7.1光刻材料的供應(yīng)鏈217
4.7.2材料需求的預(yù)報(bào)和訂購 217
4.7.3光刻材料在勻膠顯影機(jī)上的配置217
4.7.4光刻材料供應(yīng)商必須定期提供給Fab的數(shù)據(jù)218
4.7.5材料的變更220
參考文獻(xiàn)220
第5章 掩模版及其管理225
5.1倍縮式掩模的結(jié)構(gòu)225
5.2掩模保護(hù)膜227
5.2.1掩模保護(hù)膜的功能227
5.2.2保護(hù)膜的材質(zhì)228
5.2.3蒙貼保護(hù)膜對掩模翹曲度的影響229
5.2.4保護(hù)膜厚度對掩模成像性能的影響230
5.3掩模版的種類232
5.3.1雙極型掩模版232
5.3.2相移掩模234
5.3.3交替相移掩模238
5.4掩模的其他技術(shù)問題242
5.4.1衍射效率及掩模三維效應(yīng)(M3D) 242
5.4.2交替相移掩模上孔徑之問光強(qiáng)的差別243
5.4.3交替相移掩模用于光學(xué)測量244
5.4.4掩模版導(dǎo)致的雙折射效應(yīng)246
5.5掩模發(fā)展的技術(shù)路線248
5.6掩模圖形數(shù)據(jù)的準(zhǔn)備249
5.7掩模的制備和質(zhì)量控制253
5.7.1掩模基板254
5.7.2掩模上圖形的曝光256
5.7.3掩模版刻蝕工藝257
5.7.4掩模的規(guī)格參數(shù)259
5.7.5掩模缺陷的檢查和修補(bǔ)261
5.8掩模的缺陷及其清洗和檢測方法263
5.8.1掩模缺陷的分類和處理辦法263
5.8.2清洗掩模的方法268
5.8.3掩模缺陷檢測的方法270
5.8.4測試掩模的設(shè)計(jì)273
5.8.5掩模缺陷對成像影響的仿真評估 274
5.9晶圓廠對掩模的管理276
5.9.1晶圓廠與掩模廠的合作276
5.9.2掩模管理系統(tǒng)276
參考文獻(xiàn)281
第6章 對準(zhǔn)和套刻誤差控制285
6.1光刻機(jī)的對準(zhǔn)操作287
6.1.1對準(zhǔn)標(biāo)識(shí)在晶圓上的分布288
6.1.2曝光區(qū)域網(wǎng)格的測定 289
6.1.3曝光區(qū)域網(wǎng)格的修正 289
6.1.4光刻機(jī)的對準(zhǔn)操作291
6.2套刻誤差測量293
6.2.1套刻誤差測量設(shè)備 293
6.2.2套刻誤差測量的過程 294
6.2.3常用的套刻標(biāo)識(shí)296
6.2.4曝光區(qū)域拼接標(biāo)識(shí)299
6.2.5基于衍射的套刻誤差測量300
6.3套刻誤差測量結(jié)果的分析模型與修正反饋303
6.3.1測量結(jié)果 303
6.3.2套刻誤差的分析模型304
6.3.3對每一個(gè)曝光區(qū)域進(jìn)行獨(dú)立修正 308
6.4先進(jìn)工藝修正的設(shè)置310
6.5導(dǎo)致套刻誤差的主要原因31 1
6.5.1曝光時(shí)掩模加熱變形財(cái)套刻誤差的影響313
6.5.2負(fù)顯影工藝中晶圓的熱效應(yīng)對套刻誤差的影響314
6.5.3化學(xué)研磨對套刻誤差的影響315
6.5.4厚膠工藝對套刻誤差的影響315
6.5.5掩模之問的對準(zhǔn)偏差對晶圓上套刻誤差的影響316
6.6產(chǎn)品的對準(zhǔn)和套刻測量鏈316
6.6.1曝光時(shí)的對準(zhǔn)和套刻誤差測量方案316
6.6.2對準(zhǔn)與套刻測量不一致導(dǎo)致的問題318
6.6.3單一機(jī)器的套刻誤差與不同機(jī)器之間的套刻誤差321
參考文獻(xiàn)323
第7章 光學(xué)鄰近效應(yīng)修正與計(jì)算光刻325
7.1光學(xué)模型325
7.1.1薄掩模近似326
7.1.2考慮掩模的三維效應(yīng)328
7.1.3光學(xué)模型的發(fā)展方向 330
7.2光刻膠中光化學(xué)反應(yīng)和顯影模型331
7.3光照條件的選取與優(yōu)化333
7.3.1分辨率增強(qiáng)技術(shù) 333
7.3.2光源掩模協(xié)同優(yōu)化338
7.4光學(xué)鄰近效應(yīng)修正(0PC)343
7.4.1基于經(jīng)驗(yàn)的光學(xué)鄰近效應(yīng)修正344
7.4.2基于模型的光學(xué)鄰近效應(yīng)修正347
7.4.3與光刻工藝窗口相關(guān)聯(lián)的鄰近效應(yīng)修正(PWOPC)357
7.4.4刻蝕對OPC的影響358
7.4.5考慮襯底三維效應(yīng)的OPC模型359
7.4.6考慮光刻膠三維效應(yīng)的OPC模型360
7.5曝光輔助圖形360
7.5.1禁止周期360
7.5.2輔助圖形的放置 362
7.5.3基于經(jīng)驗(yàn)的輔助圖形 363
7.5.4基于模型的輔助圖形366
7.6反演光刻技術(shù)368
7.7壞點(diǎn)(hot spot)的發(fā)現(xiàn)和排除368
7.8版圖設(shè)計(jì)規(guī)則的優(yōu)化370
7.8.1設(shè)計(jì)規(guī)則優(yōu)化原理及流程370
7.8.2設(shè)計(jì)規(guī)則優(yōu)化實(shí)例371
7.8.3設(shè)計(jì)和工藝的協(xié)同優(yōu)化(DTC0) 373
7.9先導(dǎo)光刻工藝的研發(fā)模式374
7.9.1光學(xué)鄰近效應(yīng)修正學(xué)習(xí)循環(huán)374
7.9.2光刻仿真軟件與OPC軟件的區(qū)別375
7.9.3掩模制備工藝對OPC的限制 375
參考文獻(xiàn)376
第8章 光刻工藝的設(shè)定與監(jiān)控379
8.1工藝標(biāo)準(zhǔn)手冊379
8.2測量方法的改進(jìn)382
8.2.1散射儀測量圖形的形貌 382
8.2.2混合測量方法383
8.2.3為控制而設(shè)計(jì)測量圖形的概念384
8.3光刻工藝窗口的確定385
8.3.1 FEM數(shù)據(jù)分析385
8.3.2晶圓內(nèi)與晶圓之間線寬的穩(wěn)定性390
8.3.3光刻膠的損失與切片檢查392
8.3.4光刻工藝窗口的進(jìn)一步確認(rèn)393
8.3.5工藝窗口的再驗(yàn)證394
8.3.6工藝窗口中其他關(guān)鍵圖形的行為395
8.4工藝假設(shè)與設(shè)計(jì)手冊396
8.5使用FEM晶圓提高良率398
8.6掩模誤差增強(qiáng)因子404
8.6.1掩模誤差增強(qiáng)因子(MEEF)的定義與測量404
8.6.2減少M(fèi)EEF的措施406
8.6.3掩模成像時(shí)的線性406
8.7光刻工藝的匹配408
8.7.1光刻機(jī)之問光照條件的匹配 408
8.7.2掩模之問的匹配412
8.7.3光刻膠之問的匹配413
8.8工藝監(jiān)控的設(shè)置與工藝能力的評估413
8.8.1工藝監(jiān)控的設(shè)置413
8.8.2工藝能力指數(shù)Cp和Cpk 414
8.9自動(dòng)工藝控制的設(shè)置415
8.9.1線寬的控制416
8.9.2晶圓內(nèi)線寬均勻性的控制 418
8.9.3套刻誤差的控制419
8.10檢查晶圓上的壞點(diǎn)420
參考文獻(xiàn)420
第9章 晶圓返工與光刻膠的清除423
9.1晶圓返工的傳統(tǒng)工藝423
9.2三層光刻材料(resist/SiARC/SOC)的返工工藝424
9.2.1“干／濕”工藝425
9.2.2去除空白晶圓上的SiARC或SOC 427
9.2.3三層材料中只去除光刻膠429
9.2.4工藝失敗后晶圓返工的分流處理430
9.3后道(BEOI)低介電常數(shù)材料上光刻層的返工430
9.3.1雙大馬士革工藝流程 431
9.3.2返工導(dǎo)致Si02 (TEOS)損失432
9.3.3高偏置功率的等離子體會(huì)導(dǎo)致襯底受傷433
9.4光刻返工原因的分析433
9.4.1返工常見原因的分類 435
9.4.2快速熱處理和激光退火導(dǎo)致晶圓變形436
9.5晶圓返工的管理437
9.6離子注入后光刻膠的清除438
9.6.1技術(shù)難點(diǎn)438
9.6.2“干／濕”法去除光刻膠439
9.6.3“濕”法去除光刻膠440
9.6.4些新進(jìn)展440
參考文獻(xiàn)441
第10章 雙重和多重光刻技術(shù)443
10.1雙重曝光技術(shù)443
10.1.1X/Y雙極照明的雙重曝光 444
10.1.2使用反演計(jì)算設(shè)計(jì)雙重曝光445
10.2固化**次圖形的雙重曝光(IFIE)工藝447
10.2.1形成表面保護(hù)層的固化技術(shù)447
10.2.2使用高溫交聯(lián)光刻膠的固化技術(shù)449
10.2.3通孔的合包與分包450
10.2.4其他的固化方案451
10.3雙重光刻(LELE)I藝451
10.3.1雙溝槽光刻技術(shù)451
10.3.2使用負(fù)顯影實(shí)現(xiàn)雙溝槽454
10.3.3雙線條光刻技術(shù)456
10.3.4含Si的光刻膠用于雙線條工藝458
10.3.5雙線條工藝中SiARC作為硬掩模層458
10.3.6“LE Cut”工藝460
10.3.7光刻機(jī)對準(zhǔn)偏差和分辨率對LELE工藝的影響461
10.4三重光刻技術(shù)(LELELE)463
10.5自對準(zhǔn)雙重成像技術(shù)(SADP)464
10.5.1 a-C做“mandrel”/SiN或Si07做“spacer”/Si07或SiN做硬掩模 468
10.5.2光刻膠圖形做“mandrel”/Si01做“spacer”/a-C做硬掩模469
10.5.3 Si07做“mandrel”/TiN做“spacer”/SiN做硬掩模471
10.5.4自對準(zhǔn)技術(shù)在NAND器件中的應(yīng)用472
10.5.5自對準(zhǔn)的重復(fù)使用(SAQP，SAOP) 473
超大規(guī)模集成電路先進(jìn)光刻理論與應(yīng)用
10.5.6SADP和LE結(jié)合實(shí)現(xiàn)三重成像 476
10.5.7自對準(zhǔn)實(shí)現(xiàn)三重圖形疊加477
10.5.8“SAMP Cut”工藝478
10.6掩模圖形的拆分480
10.6.1適用于LELE工藝的圖形拆分 480
10.6.2適用于LELELE工藝的圖形拆分484
10.6.3適用于SADP的圖形拆分 486
10.7雙重顯影技術(shù)489
參考文獻(xiàn)490
第11章 極紫外(EUV)光刻技術(shù)494
11.1極紫外光刻機(jī)495
11.1.1 EUV反射鏡495
11.1.2 EUV光刻機(jī)的曝光系統(tǒng) 497
11.1.3光照條件的設(shè)置498
11.1.4 EUV光刻機(jī)研發(fā)進(jìn)展及技術(shù)路線499
11.15更大數(shù)值孔徑EUV光刻機(jī)的技術(shù)挑戰(zhàn)500
11.2極紫外光源502
11.2.1 EUV光源的結(jié)構(gòu)502
11.2.2光源輸出功率與產(chǎn)能的關(guān)系504
11.2.3波段外的輻射505
11.3 EUV掩模版507
11.3.1 EUV掩模缺陷的控制510
11.3.2 EUV掩模的清洗512
11.3.3 EUV掩模保護(hù)膜的研發(fā) 514
11.3.4 EUV空間像顯微鏡516
11.3.5 EUV相移掩模517
11.4極紫外光刻膠519
11.4.1光刻膠的放氣檢測5 19
11.4.2 EUV膠的分辨率、圖形邊緣粗糙度和敏感性521
11.4.3吸收頻譜外輻射的表面層材料 526
11.4.4底層材料526
11.5計(jì)算光刻在EUV中的應(yīng)用528
11.5.1 EUV光源與掩模的協(xié)同優(yōu)化529
11.5.2 0PC方法在EUV與DUV中的區(qū)別532
11.6極紫外光刻用于量產(chǎn)的分析535
11.6.1極紫外光刻技術(shù)的現(xiàn)狀 535
11.6.2 EUV光刻中的隨機(jī)效應(yīng)535
11.6.3 EUV與193i之問的套刻誤差 537
11.6.4實(shí)例分析537
參考文獻(xiàn)540
中英文光刻術(shù)語對照546
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