分析提高接觸式光刻機性能的三種主流技術

　　隨著時代的進步，集成電路科技的進步與發展，對光刻工藝的精度提出了更高的要求。傳統的光刻工藝難以滿足如此的精度要求。接觸式光刻機性能的提高勢在必行。

 

　　提高接觸式光刻機性能的關鍵技術：

　　接觸式光刻機將圖形從掩模上復制到硅片上的若干參數決定了其主要性能。目前行業內被普遍接受的光刻機三大性能參數是光刻分辨率、套刻精度和產率。近年來，提高光刻機性能的新技術不斷涌現，光刻分辨率和套刻精度的提高推動光刻技術步入更小的節點，產率的提高為集成電路制造廠商帶來更高的經濟利益。下面主要討論提高光刻機性能的三種主流技術。

 

　　1、雙工件臺技術：隨著特征尺寸的減小且投影物鏡數值孔徑的增大，光刻面臨焦深不斷減小的挑戰。為了滿足越來越苛刻的成像質量要求，對光刻機的調焦調平和對準精度將提出更高的要求。與此同時，集成電路制造廠商希望光刻機的產率不斷提高。然而，調焦調平和對準精度的提高是以花費更多的測量時間為代價的。在單工件臺系統中，硅片的上片、對準、調焦調平、曝光、下片是依次進行的，增加測量時間必然會降低光刻產率。為此，人們提出了雙工件臺技術，一個工件臺上的硅片進行曝光的同時，另一個工件臺上的硅片可以進行上片、對準、調焦調平、下片等操作。

　　兩個工件臺分別處于測量位置和曝光位置，同時獨立工作，每個硅片在一個工件臺上完成所有的操作。當兩個工件臺上的硅片分別完成了測量和曝光，將兩個工件臺交換位置和任務。

 

　　2、偏振照明技術：分析大數值孔徑光刻系統的成像質量問題時，照明光的偏振態不可忽視。離軸照明方式結合偏振光照明設置可以對各種不同的圖形實現高對比度成像。在數值孔徑大于0.8的光刻機中，應該使用成像對比度較高的偏振光照。另外，使用偏振光照明可以獲得更好的光刻工藝窗口和更低的掩模誤差增強因子。

　　當使用偏振光照明時，光刻機的照明系統中存在諸多機制如光學材料的本征雙折射及應力雙折射、光學薄膜的偏振特性等影響著光的偏振態。為了保持成像光束較高的偏振度，需要整個照明系統進行偏振控制。

 

　　3、大數值孔徑投影物鏡：投影物鏡是光刻機中zuì昂貴zuì復雜的部件之一，提高光刻機分辨率的關鍵是增大投影物鏡的數值孔徑。隨著光刻分辨率和套刻精度的提高，投影物鏡的像差和雜散光對成像質量的影響越來越突出。浸沒式物鏡的軸向像差，如球差和場曲較干式物鏡增大了n倍。

　　在引入偏振光照明后，投影物鏡的偏振控制性能變得更加重要。 在數值孔徑不斷增大的情況，如何保持視場大小及偏振控制性的能，并嚴格控制像差和雜散光，是設計投影物鏡面臨的難題。