光学光刻和EUV光刻中的掩膜与
光刻
光刻一、概述：光刻工艺是半导体制造中最为重要的工艺步骤之一。
主要作用是将掩膜板上的图形复制到硅片上，为下一步进行刻蚀或者离子注入工序做好准备。
光刻的成本约为整个硅片制造工艺的1/3，耗费时间约占整个硅片工艺的40~60%。
光刻机是生产线上最贵的机台，5～15百万美元/台。
主要是贵在成像系统（由15～20个直径为200～300mm的透镜组成）和定位系统（定位精度小于10nm）。
其折旧速度非常快，大约3～9万人民币/天，所以也称之为印钞机。
光刻部分的主要机台包括两部分：轨道机（Tracker），用于涂胶显影；扫描曝光机（Scanning）。
光刻工艺的要求：光刻工具具有高的分辨率；光刻胶具有高的光学敏感性；准确地对准；大尺寸硅片的制造；低的缺陷密度。
二、光学基础：光的反射（reflection）。
光射到任何表面的时候都会发生反射，并且符合反射定律：入射角等于反射角。
在曝光的时候，光刻胶往往会在硅片表面或者金属层发生反射，使不希望被曝光的光刻胶被曝光，从而造成图形复制的偏差。
常常需要用抗反射涂层（ARC，Anti-Reflective Coating）来改善因反射造成的缺陷。
光的折射（refraction）。
光通过一种透明介质进入到另一种透明介质的时候，发生方向的改变。
主要是因为在两种介质中光的传播速度不同（λ=v/f）。
直观来说是两种介质中光的入射角发生改变。
所以我们在90nm工艺中利用高折射率的水为介质（空气的折射率为1.0，而水的折射率为1.47），采用浸入式光刻技术，从而提高了分辨率。
而且这种技术有可能将被沿用至45nm工艺节点。
光的衍射或者绕射（diffraction）。
光在传播过程中遇到障碍物（小孔或者轮廓分明的边缘）时，会发生光传播路线的改变。
曝光的时候，掩膜板上有尺寸很小的图形而且间距很窄。
衍射会使光部分发散，导致光刻胶上不需要曝光的区域被曝光。
衍射现象会造成分辨率的下降。
光的干涉（interference）。
简述光刻技术
简述光刻技术光刻技术是一种半导体加工技术，它被广泛应用于集成电路制造、平板显示器制造、MEMS（微机电系统）制造以及其他微纳米器件的制造中。
通过光刻技术，可以将图案投影到半导体材料表面上，然后使用化学刻蚀等工艺将图案转移到半导体材料上，从而制作出微小而精密的结构。
光刻技术的发展对现代电子工业的发展起到了关键作用，其不断提升的分辨率和精度，为微电子领域的发展提供了强大的支持。
光刻技术的基本原理是利用光学投影系统将图案投射到半导体材料的表面上。
该图案通常由一个硅片上的光刻透镜形成，这个硅片被称为掩膜，通过掩膜和投影光源的组合来形成所需的图案。
投影光源照射到掩模上的图案，然后通过光学投影系统将图案投影到待加工的半导体材料表面上，形成微小的结构。
在现代的光刻技术中，使用的光源通常是紫外线光源，其波长为193nm或者更短的EUV（极紫外光）光源。
这样的光源具有较短的波长，可以实现更高的分辨率，从而可以制作出更小尺寸的微结构。
光刻机的光学镜头和控制系统也在不断地提升，以满足对分辨率和精度的需求。
光刻技术在半导体制造中的应用主要包括两个方面，一是用于制作集成电路中的各种微小结构，例如晶体管的栅极、金属线路、电容等；二是用于制作各种传感器、MEMS等微纳米器件。
在集成电路制造中，光刻技术通常是在硅片上进行的，硅片经过多道工艺，将图案逐渐转移到硅片上，并最终形成完整的芯片。
在平板显示器制造中，光刻技术则是用于制作液晶显示器的像素结构；而在MEMS器件的制造中，光刻技术则是用于制作微机械结构和微流体结构。
光刻技术的发展受到了许多因素的影响，包括光学技术、光源技术、掩膜制备技术、光刻胶技术等。
在光学技术方面，光学投影系统的分辨率和变像畸变都会直接影响到光刻的精度；在光源技术方面，光刻机所使用的光源的波长和功率都会对分辨率和加工速度有直接影响；掩膜制备技术则影响到了掩模的制备精度和稳定性；光刻胶技术则直接影响到了图案的传输和转移过程。
光刻机与掩膜版阐叙
十三章 光刻II光刻机和光掩膜版前几章讲述了光刻胶材料的性质和工艺技术。
在这一章里，我们介绍如何将图形转移到硅片表面上，包括以下内容：a)将图形投影到硅片表面的装置（即光刻对准仪或光刻翻版机），由此使得所需图形区域的光刻胶曝光。
b)将图形转移到涂有光刻胶的硅片上的工具（即光掩模版和中间掩模版）。
在介绍光刻机或掩模版之前，把用以设计和描述操作光刻机的光学原理简要地说明一下。
它们是讲明光掩模板和中间掩模版的基础。
在讨论光学原理之前，有必要介绍一下微光刻硬件的关键。
那就是把图形投影到硅表面的机器和掩模版的最重要的特征：a)分辨率、b)图形套准精度、c)尺寸控制、d)产出率。
通常，分辨律是指一个光学系统精确区分目标的能力。
特别的，我们所说的微图形加工的最小分辨率是指最小线宽尺寸或机器能充分打印出的区域。
然而，和光刻机的分辨率一样，最小尺寸也依赖于光刻胶和刻蚀的技术。
关于分辨率的问题将在微光刻光学一章中更彻底的讲解，但要重点强调的是高分辨率通常是光刻机最重要的特性。
图形套准精度是衡量被印刷的图形能“匹配”前面印刷图形的一种尺度。
由于微光刻应用的特征尺寸非常小，且各层都需正确匹配，所以需要配合紧密。
微光刻尺寸控制的要求是以高准度和高精度在完整硅片表面产生器件特征尺寸。
为此，首先要在图形转移工具〔光刻掩模版〕上正确地再造出特征图形，然后再准确地在硅片表面印刷出〔翻印或刻蚀〕。
加工产率是重要但不是最重要加工特征。
例如，如果一个器件只能在低生产率但高分辨率的光刻机制版，这样也许仍然是经济的。
不过，在大部分生产应用中，加工和机器的产率是很重要的，也许是选择机器的重要因素之一。
1.微光刻光学在大规模集成电路的制造中。
光刻系统的分辨率是相当重要的，因为它是微器件尺寸的主要限制。
在现代化投影光刻机中光学配件的质量是相当高的，所以图形的特征尺寸因衍射的影响而受限制，而不会是因为镜头的原因(它们被叫做衍射限制系统)。
因为分辨率是由衍射限度而决定的，那就必须弄明白围绕衍射限度光学的几个概念，包括一致性、衍射、数值孔径、调频和许多重要调节转换性能。
euv概念
EUV，全称为Extreme Ultraviolet Lithography，即极紫外光刻技术。
这是一种先进的半导体制造工艺，用于在硅片上创建微小的电路图案，是集成电路（IC）制造中的关键步骤。
以下是对EUV概念的详细解释：1. 光源技术：- EUV使用极短波长的紫外线（大约为13.5纳米），这种波长的光可以实现更小的特征尺寸，从而在芯片上制作出更精细的电路。
2. 光刻过程：- 在光刻过程中，EUV光通过掩模（mask）照射到涂有光刻胶（photoresist）的硅片上。
掩模上有与所需电路图案相对应的透明和不透明区域。
- 穿过掩模的EUV光会改变光刻胶的化学性质，使其在后续的显影过程中可以选择性地被溶解或保留，从而形成与掩模图案对应的电路图案。
3. 技术挑战：- EUV技术面临诸多挑战，包括光源的产生、能量的传输、掩模的制备以及光刻胶的开发等。
- EUV光源需要非常高的功率和稳定性，因为EUV光的能量损失大，且不能通过传统的光学透镜进行聚焦，需要特殊的反射镜系统。
- 掩模的制备要求极高，因为EUV光的波长短，对掩模的平整度、材料质量和缺陷控制有极高的要求。
- 光刻胶需要具有高分辨率、高对比度和低LWR（线宽roughness）特性，以确保形成的电路图案精确无误。
4. 应用和影响：- EUV技术对于推动半导体行业的摩尔定律（每两年晶体管数量翻倍）继续有效至关重要，因为它允许制造商在相同的芯片面积上集成更多的晶体管，从而提高性能和降低功耗。
- EUV技术的应用主要在高端的逻辑芯片和存储芯片制造中，例如高性能计算、移动设备和数据中心等领域的处理器。
5. 发展和采用：- EUV技术的研发已经进行了数十年，由于其技术难度大，成本高昂，直到最近几年才开始在商业生产中得到应用。
- 随着对更高性能和更小尺寸芯片的需求不断增长，EUV 技术被视为推动半导体制造业未来发展的重要关键技术之一。
EUV基础知识
EUV介质对EUV的吸收致使EUV系统是反射系统，掩膜和投影物镜均为反射式。
EUV技术延迟的缘故有：一、DUV技术的存在；二、EUV存在的技术挑战和一些风险；3、90年代金融危机的阻碍；4、各个公司对NGL没有达到一致。
EUV系统的结构：一、等离子体或稀有气体的EUV光源；二、镀有多层膜的集光器和反射镜；3、装载反射掩膜的掩膜台；4、反射式投影物镜；五、装有硅片的扫描工件台。
EUV的光束将引发掩膜和光学表面的局部受热，这要求在关键表面要有热操纵。
另外，磁悬浮平台的速度和位置都需要操纵在纳米精度。
EUV光学系统高精度反射式投影物镜系统。
为了保证好的像质，必需利用精度小于/14由于通过反射时的能量损失，必需限制实际的物镜的反射镜的数量，为了减小误差，必需利用非球面反射镜。
系统的成像质量通经常使用zernike系数表示，通过拟合透过光学系统的波前和理想球面波前进行比较拟合出zernike系数。
Zernike系数中的5到36项被称作figure and quantify 像差。
而37级及其以上的项被称作mid spatial frequency roughness（MSFR），他描述了图像空间周期在1um到1mm时的滑腻特性。
MSFR 引发了小角度的散射，这些散射光仍维持在像场内。
MSFR使背景照明超过了期望取得的理想图案的亮度，（即杂散光）。
杂散光和杂散光的不均匀特性，都降低了像质。
杂散光的绝对值减小了图像的对照度，限制了操作条件和处置窗口。
杂散光的不均匀性引发了图案关键尺寸的不均匀性。
大角度的散射会使杂散光射在像场外，这种因为大角度而引发光的损失称作HSFR。
HSFR与空间周期小于1um的表面粗糙度有关。
HSFR的要紧阻碍是降低了产率。
四镜结构的投影物镜的WFE不能大于RMS，六镜结构的数值孔径的投影物镜结构的WFE要小于RMS。
因为同时取得低的MSFR和HSFR比较困难，因此一种多层膜滑腻技术被法阵起来以用于在将MSFR减小到一个能够同意的范围以后减小HSFR。
光刻基本流程
光刻基本流程一、概述光刻技术是半导体工业中最基本的制造工艺之一，也是微电子工业中最为重要的制造工艺之一。
光刻技术是利用高能量紫外线或电子束将芯片上的图案投影到硅片上，形成微米级别的芯片结构。
光刻技术在现代半导体工业中扮演着至关重要的角色。
二、准备工作在进行光刻之前，需要进行准备工作。
具体步骤如下：1. 准备硅片：首先需要将硅片清洗干净，并进行表面处理，以便于后续步骤的进行。
2. 制作掩膜：掩膜是用来将芯片上的图案投影到硅片上的关键部件，因此需要精确制作。
掩膜可以使用光刻机器制作或者购买现成的。
3. 准备光刻胶：在硅片表面涂覆一层光刻胶，然后通过曝光和显影等过程形成芯片结构。
因此，在进行光刻之前需要准备好适合自己需求的光刻胶。
三、曝光曝光是整个光刻过程中最关键的步骤之一。
曝光的具体步骤如下：1. 将硅片放置在光刻机器中，并将掩膜放置在硅片上。
2. 打开光源，照射到掩膜上，通过掩膜上的图案将光线投影到硅片表面。
3. 硅片表面涂覆的光刻胶会因为受到光线的影响而发生化学反应，形成一个芯片结构。
四、显影显影是将曝光后的芯片结构从硅片表面剥离出来的过程。
显影的具体步骤如下：1. 将曝光后的硅片放入显影液中，使得未被曝光过的部分被溶解掉，而曝光过的部分则保留下来。
2. 将硅片从显影液中取出，并进行清洗和干燥等处理，以便于后续步骤进行。
五、刻蚀刻蚀是将芯片结构从硅片表面转移到芯片材料内部的过程。
刻蚀分为干法和湿法两种方法。
其中湿法刻蚀主要用于玻璃等非晶体材料，而干法刻蚀则主要用于硅片等晶体材料。
1. 干法刻蚀：将硅片放入刻蚀机器中，通过高能量粒子或化学反应等方式将芯片结构从表面转移到材料内部。
2. 湿法刻蚀：将硅片放入湿法刻蚀液中，使得芯片结构从表面转移到材料内部。
六、清洗和检测最后一步是清洗和检测。
在进行清洗之前需要对芯片进行检测，以确保芯片的质量符合要求。
具体步骤如下：1. 将芯片进行清洗和干燥等处理，以便于后续步骤的进行。
芯片光刻机工作原理
芯片光刻机工作原理芯片光刻机工作原理是通过对光敏材料层进行曝光和显影的过程，将芯片上的导电线路或电路板图案，通过选择性地移除或保留敏化层，从而在半导体材料表面形成所需的图案。
芯片光刻机的主要部件包括光源，光掩模，光学系统，平台及步进系统等。
光源：芯片光刻机用的是紫外线光源，其作用是产生波长在365纳米到436纳米之间的紫外线光束。
光掩模：光刻机的光掩模是一种光学元件，其作用是在光学系统中对光束照射区域进行限制，从而得到所需图案。
光掩模是在清洁室中制作出来的，通常用玻璃板做底材，然后在其表面涂上一层金属（通常是铬）膜，通过光刻等技术进行激光雕刻，从而形成所需图案的光遮蔽层。
光学系统：光学系统由多个透镜组成，作用是将光束收集并汇聚到光掩模上，达到聚焦效果，并将掩模上所需的图案绘制在覆盖在芯片表面的光敏材料上。
平台：平台是芯片光刻机中的核心组件，其中包含了由伺服电机驱动的平台和控制系统。
平台通过驱动芯片的移动，使得光图案被聚焦在芯片光刻机所要进行光刻的位置上。
步进系统：芯片光刻机采用步进系统用于控制平台按照预先设定的路径在芯片上移动。
步进系统是通过电力来实现光刻机平台在 x-y 的平面上进行移动，称为平面定位。
平台的高度，则通过精密位置控制的 z 轴高度调节器完成，称为高度定位。
芯片光刻机的光刻过程可以简单地分为光掩模制作、芯片表面前期处理、曝光和显影等几个步骤。
1.光掩模制作光掩模的制作必须是在超净室中进行，先用镀铬方式在被控部分形成光掩模光阻图形，并进一步将光掩模用于光刻过程。
2.芯片表面前期处理芯片表面在光刻之前需要进行处理，保证所需图案的完成。
通常分为清洁表面处理和光敏材料溶液涂布两个步骤，目的是将芯片表面上的杂质清除干净，并在上面涂上一层光敏材料。
3. 曝光曝光是指使用光掩模将紫外线光束照射到芯片表面，在光敏材料上形成所需的图案。
当紫外线光经过光掩模上的图案的掩膜，照射芯片表面时，光敏材料的表面会被照片呈现出来，这个照射的过程是由光学系统完成的，而光掩模在光感层中留下的印迹由显微结构代理铆钉大小控制。
光刻机 波长
光刻机波长1. 什么是光刻机？光刻机是一种用于制造集成电路的关键设备，主要用于将电子设计图案转移到硅片上。
它利用紫外光（UV）照射光刻胶，然后通过化学处理来形成微细图案。
2. 光刻机的工作原理光刻机的工作原理可以简单地描述为以下几个步骤：2.1 掩膜制备在进行光刻之前，需要制备一个掩膜（mask），它类似于一个模板，上面有所需的芯片图案。
掩膜通常由玻璃或石英材料制成，上面涂有一层金属或氧化物。
2.2 光源和波长选择在进行曝光之前，需要选择适当的波长和光源。
波长决定了曝光时能够透过掩膜的最小特征尺寸。
通常使用紫外线（UV）作为曝光源，其波长通常在300-400纳米之间。
2.3 曝光和对位将掩膜放置在硅片上，并使用精确的对位系统确保图案的准确位置。
然后，使用光刻机的曝光系统将紫外光照射到掩膜上。
2.4 光刻胶的化学反应光刻胶是一种敏感于紫外线的材料，当受到紫外线照射时，它会发生化学反应。
这种化学反应可以使光刻胶变得更加溶解或更加固定。
2.5 显影和清洗在完成曝光之后，需要进行显影和清洗步骤。
显影是指将未曝光的部分胶层去除，只保留所需图案。
然后，通过清洗过程去除剩余的显影剂和溶解了的胶层。
2.6 检查和修复最后一步是对芯片进行检查并修复任何可能的缺陷。
这通常涉及使用电子束或激光来修改掩膜或硅片上的图案。
3. 波长对光刻机性能的影响波长是决定光刻机性能的重要因素之一。
以下是波长对光刻机性能的几个方面影响：3.1 分辨率波长越短，分辨率越高。
这是因为波长越短，光的衍射效应越小，可以实现更小的特征尺寸。
3.2 深紫外光刻随着技术的发展，深紫外光刻（DUV）已经成为一种重要的光刻技术。
DUV使用波长在200-300纳米之间的紫外线。
相比传统的紫外线光刻，DUV具有更高的分辨率和更好的图案转移能力。
3.3 曝光时间波长对曝光时间也有影响。
波长越短，曝光时间越短。
这是因为短波长的光能量更高，可以更快地引发化学反应。
光刻机的原理及光刻过程简介
光刻机的原理及光刻过程简介光刻机（Photolithography Machine）是一种用于半导体制造和微电子工艺中的关键设备，主要用于制造芯片、集成电路和其他微细结构的制作过程。
下面是光刻机的技术原理和实现光刻过程的简单介绍：1.掩膜制备：首先，需要准备一个称为掩膜（Photomask）的特殊玻璃板。
掩膜上绘制了要在芯片上形成的图案，类似于蓝图。
这些图案决定了芯片的电路布局和结构。
掩膜制备的一些关键要点和具体细节：1.设计和绘制掩膜图案：根据芯片的设计需求，使用计算机辅助设计（CAD）软件或其他工具绘制掩膜图案。
这些图案包括电路布局、晶体管、连接线等微细结构。
2.掩膜材料选择：选择适合的掩膜材料，通常是高纯度的二氧化硅（SiO2）或氧化物。
材料选择要考虑到其透光性、耐用性和成本等因素。
3.光刻胶涂覆：在掩膜材料的表面涂覆一层光刻胶。
光刻胶是一种感光性的聚合物材料，可以在光刻过程中发生化学或物理变化。
4.掩膜图案转移：使用光刻机将掩膜图案投射到光刻胶上。
光照射使得光刻胶在照射区域发生光化学反应或物理改变，形成图案。
5.显影和清洗：将光刻胶涂层浸入显影液中，显影液会溶解或去除未被光照射的光刻胶部分，留下期望的图案。
随后进行清洗，去除显影液残留。
6.检验和修复：对制备好的掩膜进行检验，确保图案的精度和质量。
如果发现缺陷或损坏，需要进行修复或重新制备掩膜。
掩膜制备的关键要点在于设计准确的图案、选择合适的掩膜材料、确保光刻胶涂覆的均匀性和控制光照射过程的精确性。
制备高质量的掩膜对于确保后续光刻过程的精确性和芯片制造的成功非常重要。
2.光源和光学系统：光刻机使用强光源（通常是紫外光）来照射掩膜上的图案。
光源会发出高能量的光线，并通过光学系统将光线聚焦成细小的光斑。
光源和光学系统的一些关键要点和具体细节：1.光源选择：光刻机通常使用紫外光（UV）作为光源，因为紫外光的波长比可见光短，能够提供更高的分辨率和精度。
光刻工艺简要流程介绍
光刻工艺简要流程介绍光刻工艺是半导体制造过程中十分关键的一环，用于在芯片表面形成各种图案。
下面是一份简要的光刻工艺流程介绍，具体内容如下：1.掩膜设计：光刻工艺开始时，需要先设计掩膜，即在电路设计的基础上绘制出芯片需要制造的图案。
掩膜设计是根据电路原理图进行的，可以确定各种电子元件的位置和电路连接方式。
2.掩膜制备：制作掩膜时，通常使用光刻机对一层感光剂进行曝光。
曝光时，掩膜上的图案通过透明部分的光线照射到感光剂上，使其发生化学变化，产生可溶解或不可溶解性。
3.前处理：在真正开始光刻之前，需要进行一些前处理步骤，以确保芯片表面的净化和平整。
这些步骤包括清洗、清除表面残留的污染物和平整化表面。
前处理对于之后的光刻步骤的精确度和一致性非常重要。
4.光刻涂胶：将光刻胶涂覆在芯片表面上，以形成一层均匀的涂层。
光刻胶通常是一种感光性物质，能够在曝光后保留图案的细节。
5.烘焙：涂胶后，需要将芯片放入烘箱中进行烘焙。
烘焙的主要目的是将涂胶材料固化，并使其在曝光时更好地保持细节。
6.曝光：在光刻机中，将掩膜放置在芯片上方，并通过透射或反射光线照射到芯片表面上的涂覆层上。
光线会通过掩膜上的透明区域，使涂覆层中的光刻胶发生物理或化学变化。
这会形成图案的正负影像。
7.显影：曝光后，通过显影过程将曝光过的光刻胶部分溶解掉，以暴露出芯片表面的物质。
显影剂通常是酸性或碱性溶液，可以选择性地溶解光刻胶的已曝光部分。
8.清洗：为了去除掩膜和涂胶过程中可能残留在芯片上的杂质，需要进行一次清洗步骤。
清洗是一个非常关键的步骤，可以确保芯片表面干净，并保证后续工艺步骤的准确性和可靠性。
9.检查和修复：完成光刻过程后，需进行检查，以确保图案制作的质量和完整性。
如果发现有任何缺陷或错误，需要进行修复或重新开始。
以上是一个简要的光刻工艺流程介绍。
光刻技术是半导体制造过程中非常重要的一项技术，为芯片制造提供关键的步骤，确保芯片的准确性和可靠性。
光刻工艺的三要素
光刻工艺的三要素
1. 光源：光刻工艺需要使用一定波长的紫外线光源来照射光刻胶。
常用的光源包括汞灯、氘灯和氙灯等。
光源的稳定性和强度直接影响着光刻胶的曝光结果。
2. 掩膜：掩膜是用于制作芯片器件图案的模具，通过掩膜上的透明区域将光源发出的光线投射到光刻胶上形成图案。
掩膜的制作需要使用高分辨率的光刻技术，并且透明区域需要具备良好的精确度和对比度。
3. 光刻胶：光刻胶是光刻工艺中的关键材料，它在曝光后会发生化学反应，形成特定的图案。
光刻胶的光敏剂和增感剂决定了其对特定波长光的敏感程度和曝光速度，而胶厚度、粘度和耐化学性等属性则对图案的质量和光刻的可重复性产生影响。
通过光源的照射，掩膜上的图案在光刻胶上形成，然后通过显影、蚀刻等步骤，制作出所需的芯片器件结构。
这三要素的优化和控制是确保光刻过程准确、稳定和高效的关键因素。
第12章 光刻：掩膜,光刻胶和光刻机(课件)
相移的结果使来自相邻图形的衍射分布尾
部产生相消干涉，而不是相长干涉。这极大 的改善了圆片表面的调制传输函数（MTF）， 因而改善分辨率。
Cr
LENS
E-field +
0
I-field 0
Binary Mask Qz
on wafer on wafer
Light Cr
LENS
+
0
-
0
Alternative PSM
Qz Shifter
Light
on wafer on wafer
调制传输函数（MTF）
图形的调制传输函数（Modulating Transfer Function，MTF）可定义为：
MTF
Imax Imax
Imin Imin
MTF强烈依赖于衍射光栅的周期，当光线周期减小， MTF也减小。
图形材料：用于掩膜版上不透明的图形材料通常 是薄层的铬（Chrome，Cr）。厚度通常小于1000A， 通过溅射淀积。有时候会在铬上形成一层氧化铬 （200A）的抗反射涂层。
光学工程师将用户数据转换为写入系统所能接
受的格式。包括数据分割，尺寸标记，图形旋转， 增加套刻标记，内部参照标记，以及一个jobdeck （掩膜上不同图形的位置的说明）。
第十一章 光刻
光刻：Photolithography
光刻是一种图象复印的技术，是集成电路 制程中一项关键的工艺技术。在整个工艺流程 中，光刻的步骤占到50％以上，其成本占总制 造成本的1/3以上。
光刻步骤占整 个工艺流程50%
简单的说，光刻就是用照相复印的方法，
将掩膜版上之图形精确地复印到涂在硅片表 面的光致抗蚀剂（Photoresist）（下面统称光 刻胶）上面，然后在光刻胶的保护下对硅片 进行离子注入，刻蚀，薄膜淀积等各种工艺。
euv光刻机的基本结构
euv光刻机的基本结构一、EUV光刻机的背景随着集成电路制造工艺的不断发展，对于芯片上的线宽精度要求越来越高。
传统的紫外光刻技术已经无法满足这一需求，因此EUV （Extreme Ultraviolet）光刻技术应运而生。
EUV光刻机利用极紫外光（波长为13.5纳米）进行曝光，具有更小的线宽和更高的分辨率，成为下一代半导体制造的重要工具。
二、EUV光刻机的基本原理EUV光刻机的基本原理是利用极紫外光的波长短，可以更好地穿透光刻胶层，从而实现更高分辨率的曝光。
其工作过程主要包括光源产生、光学系统、掩模和曝光台等几个关键部分。
1. 光源产生EUV光刻机采用的是离子束聚焦（IBF）光源，通过将金属柱（通常为锡）加热到高温，使其产生极紫外光。
离子束聚焦光源的特点是稳定性好、光强高、波长窄，能够提供足够的曝光光强。
2. 光学系统EUV光刻机的光学系统主要包括反射镜、光路调节器等。
由于EUV 光的波长极短，普通的光学材料无法使用，因此光学系统采用多层反射镀膜技术，利用多层金属膜的干涉效应来反射和聚焦EUV光。
光路调节器用于校正光路，保证光刻胶层的均匀曝光。
3. 掩模掩模是EUV光刻机中的关键部件之一，用于模具制造芯片的图案。
EUV光刻机的掩模采用的是薄膜掩模，由特殊材料制成。
掩模的制造工艺十分复杂，要求掩模表面光洁度高、均匀性好，以确保曝光图案的准确性。
4. 曝光台曝光台是EUV光刻机的另一个重要组成部分，用于将掩模上的图案投影到芯片上。
曝光台采用微米级的机械结构，能够精确地控制曝光过程中的位置和运动速度，以实现高精度的曝光。
三、EUV光刻机的优势和挑战EUV光刻机相比传统的紫外光刻机具有许多优势，例如更高的分辨率、更小的线宽、更高的曝光速度等。
然而，EUV光刻技术也面临一些挑战，包括光源功率不足、光学系统的稳定性和耐久性、掩模的制造成本等。
目前，EUV光刻机仍处于发展阶段，需要不断的技术突破和工艺改进才能实现商业化应用。
半导体工艺讲解
半导体工艺讲解(1)--掩模和光刻（上）概述光刻工艺是半导体制造中最为重要的工艺步骤之一。
主要作用是将掩膜板上的图形复制到硅片上，为下一步进行刻蚀或者离子注入工序做好准备。
光刻的成本约为整个硅片制造工艺的1/3，耗费时间约占整个硅片工艺的40～60%。
光刻机是生产线上最贵的机台，5～15百万美元/台。
主要是贵在成像系统（由15～20个直径为200～300mm的透镜组成）和定位系统（定位精度小于10nm）。
其折旧速度非常快，大约3～9万人民币/天，所以也称之为印钞机。
光刻部分的主要机台包括两部分：轨道机（Tracker），用于涂胶显影；扫描曝光机（Scanning )光刻工艺的要求：光刻工具具有高的分辨率；光刻胶具有高的光学敏感性；准确地对准；大尺寸硅片的制造；低的缺陷密度。
光刻工艺过程一般的光刻工艺要经历硅片表面清洗烘干、涂底、旋涂光刻胶、软烘、对准曝光、后烘、显影、硬烘、刻蚀、检测等工序。
1、硅片清洗烘干（Cleaning and Pre-Baking）方法：湿法清洗＋去离子水冲洗＋脱水烘焙（热板150～2500C,1～2分钟，氮气保护）目的：a、除去表面的污染物（颗粒、有机物、工艺残余、可动离子）；b、除去水蒸气，是基底表面由亲水性变为憎水性，增强表面的黏附性（对光刻胶或者是HMDS-〉六甲基二硅胺烷）。
2、涂底（Priming)方法：a、气相成底膜的热板涂底。
HMDS蒸气淀积，200～2500C,30秒钟；优点：涂底均匀、避免颗粒污染；b、旋转涂底。
缺点：颗粒污染、涂底不均匀、HMDS用量大。
目的：使表面具有疏水性，增强基底表面与光刻胶的黏附性。
3、旋转涂胶（Spin-on PR Coating）方法：a、静态涂胶（Static）。
硅片静止时，滴胶、加速旋转、甩胶、挥发溶剂（原光刻胶的溶剂约占65～85%,旋涂后约占10～20%）；b、动态（Dynamic）。
低速旋转（500rpm_rotation per minute）、滴胶、加速旋转（3000rpm）、甩胶、挥发溶剂。
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光学光刻和EUV光刻中的掩膜与
半导体制造中微型化的进展使得光刻掩膜和晶圆上的几何图形不断增加。
准确模拟这些图形产生的衍射要求运用精确的电磁场(EMF)模拟方法。
这些方法是在给定的几何形状、材料参数和入射场(照明)条件下，用合适的数值方法解麦克斯韦方程组。
时域有限差分法(FDTD)将离散积分格式用于微分形式麦克斯韦方程。
此方法非常灵活，易于适应各种不同的几何形状和入射场条件。
这一方法的计算结果和精确度主要取决于依据每波长网格点数(GPW) 的空间离散化程度。
计算时间和存储要求与模拟体中网格点总数是线性比例关系。
很多情况下，为了得到某些现象的直观近场分布图和定性研究，15-25 GPW就足够了。
光刻模拟的典型准确度要求多半需要100GPW以上。
FDTD已被应用于解决先进光刻中的许多典型问题。
像波导法(WGM)和严格耦合波分析(RCWA)一样，模态法也是用切割模拟体、切片内电磁场和光学材料特性的Fourier展开式，以及它们之间Fourier系数的耦合解麦克斯韦方程。
散射场是以产生的代数方程式的解获得的。
WGM(及类似方法)的计算结果和准确度主要决定于Fourier展开式的阶数(WG阶)和切片数。
计算时间和存储要求随WG阶的三次方增加。
一般说来，对于求解具有矩形块结构几何形状(如垂直吸收侧壁)的2D问题(线条和。