极紫外光刻
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极紫外光刻
王占山
同济大学精密光学工程技术研究所，物理系，上海，200092
1 引言
自上世纪6O年代以来，集成电路制作技术取得了飞速的发展，一直按照“摩尔定律”预言的轨迹前进。“摩尔定律”是美国因特(Intel)公司创始人之一的Goldon Moore于1965年提出的，即每隔约18-24个月，集成电路单个芯片上的晶体管数目将增加1倍，集成电路中最细刻线的宽度减小0.7倍，这一增长速度不仅导致了半导体市场在过去30年中以平均每年约15%的速度增长，而且对现代经济、国防和社会产生了巨大的影响。目前，集成电路已从上世纪60年代每个芯片上只有几十个器件发展到现在每个芯片上可包含10亿个以上的器件。在集成电路飞速发展过程中，光刻技术的进步起到了极为关键的作用,其决定了集成电路最小刻线的宽度，即集成电路的集成度。
光刻机是专门生产制作集成电路的。根据2005年版的国际半导体技术蓝图，2007年将用193nm的光刻技术生产线宽65nm的集成电路，2010年将生产线宽45nm的集成电路，2013年生产线宽32nm的集成电路。光刻机的分辨率由下式表示:
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4.1 极紫外光源
商业光刻机用光源的主要技术指标为:中心波长13.5nm;带宽——————————————————————————————————————
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2,;功率(有效带宽内) 115W;重复频率7,10kHz;累积能量稳定度?0.3,;光源清洁度?30000h，(定义为反射镜受光源影响反射率下降10,所需的时间)。
目前，正在研究的极紫外光产生
方法
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有两类，其一是激光等离子体光源，其二是放电等离子体光源。激光等离子体光源是用高强度激光与靶相互作用，产生等离子体，辐射出极紫外光。其优点是光源尺寸小，产生碎片或粒子的种类少，光收集效率高;主要缺点是极紫外光的输出功率小，价格昂贵。放电等离子体是利用放电机制，产生等离子体，辐射出极紫外光。其优点是产生极紫外光的转换效率高，输出功率高，造价低;缺点是电极热负载高，产生碎片多，机制复杂，光学器件易于受损，光收集角小。现已发展了多种类型的放电等离子体极紫外光源，如:等离子体焦点装置、毛细管放电装置、星形箍缩装置等。
在聚光系统设计中，主要考虑的是充分利用光源发出的光和掩模上照明的均匀性。由于掠入射反射镜的反射率可达90,，因此，在能使用掠入射反射镜时尽量使用。由于反射率的原因，聚光系统也需要采用尽可能少的镜片数。在聚光系统制作过程中，由于没有成像要求，其精度比投影物镜光学元件的要求低很多，主要是解决元件表面粗糙度，保证元件的反射率尽可能高。
4.3 极紫外投影物镜对光学技术的挑战
在光滑表面的条件下，在波长为?的光入射情况下，镜子表面总的积分散射率(总的散射强度与镜面反射强度之比)与表面的均方根——————————————————————————————————————
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值粗糙度为: 22
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???2
图1 极紫外光学元件表面的二维功率谱密度随空间波长的变化
在加工过程中，检测是非常关键的，图2示出了各个空间波长波段所需要的检测设备。其中最难的是低频面形的测量。为了解决这个问题，美国科学家发展了点衍射干涉仪。其中最核心的思想是用一个近似的几何点产生干涉仪中几乎没有误差的
标准
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球面波，用这种方法制成的干涉仪绝对精度已到70pm，测量重复性达到50pm。中频粗糙度可以现有的高精度表面轮廓仪完成，需要使用不同的放大倍数才能覆盖整个中频波段。对于高频粗糙度，可以用高精度原子力显微镜实现，为了覆盖整个高频段，也需要采用不同的扫描范围。
图2 不同波段采用的检测方法
5 结论
参考文献
1. Emerging Lithographic Technologies X，SPIE 6151, 2006
2. Emerging Lithographic Technologies IX，SPIE 5751, 2005
3. Emerging Lithographic Technologies VIII，SPIE 5374, 2004
4. Emerging Lithographic Technologies VII，SPIE 5037, 2003
5. Emerging Lithographic Technologies VI，SPIE 4688, 2002
6. Emerging Lithographic Technologies V，SPIE 4343, 2001
7. Emerging Lithographic Technologies IV，SPIE 3997, 2000 ——————————————————————————————————————
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8. Emerging Lithographic Technologies III，SPIE 3676, 1999
9. Emerging Lithographic Technologies II，SPIE 3331, 1998
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浙公网安备 33021202002483