1 光刻技术的发展

光刻技术可以追溯1958，由于光刻技术的发展在过去三十年促使IC遵循Moore’s law高速发展，即IC的集成度每18个月翻一番，Chip CD(critical dimensions)每三年缩小 倍，芯片面积增加1.5倍，即每三年便有一代新的IC产品问世。现在世界IC水平已由微米级(1.0μm)、亚微米级(1.0~0.35μm)、深亚微米级0.35μm以下)进入到纳米级(90~65nm)阶段(如图1所示)。

光刻技术的进步主要取决于光源、光刻胶(PR)、光刻设备三个方面，在过去的几十年发展中，三个方面相互影响，齐头并进。

UV光刻时代：早期的PR以负光阻为主，如Kodak Corp.开发的环化橡胶-双叠氮系PR，由于该胶在硅片上具有良好的粘附性，同时具有感光速度快、抗湿法刻蚀能力强等优点，在20世纪80年代初成为电子工业的主要用胶，但由于负胶显影时胶膜的溶涨，从而限制了负胶的分辨率，因此随着微电子工业加工线宽的缩小，该系列的负胶在IC制作中的应用逐渐减少。在光源方面，理论上认为最小线宽应该为λ/2，因此要使线宽缩小，必须要用短波光源。在上世纪八十年，光刻一直是以高压Hg-Lamp作为光源g-line(436nm)作为主要光源，极限CD Nikon的G4只能达到0.7μm，G7也只能达到0.5μm，此时所用的光刻胶主要成分为酚醛树脂-DQ。i-line(365nm)光源的光刻技术自20世纪中期进入开发期，90年代初进入成熟期，90年代中期取代g-line的统治地位。早期的的曝光机为接触式和接近式，由于接触式容易引入工艺缺陷，而接近式由于衍射对分辨率产生限制，因此两种设备已处于被淘汰的地位，目前i-line、g-line大多为投影光刻设备。利用投影系统对Reticle上的图形进行缩小投影曝光，其中Nikon步进式投影曝光机缩小比例有1：4、1：5、1：2.5。

DUV光刻时代：随着KrF(248nm)、ArF(193nm)、F₂(157nm)等稀有气体卤化物准分子激发态激光光源技术的发展，使DUV光刻工艺成为现实。与UV-PR不同的是DUV-PR均为化学增幅型PR，即在PR中加入光致产酸剂，大大降低曝光所需的能量，从而大幅度提高PR的光敏度。通过提高曝光机的NA值及改进相配套的光刻技术，扩展了248nm PR应用极限，目前已成功用于线宽0.18-0.15μm。2002年湿浸式光刻技术在193nm光刻得到应用，它采用液体作为镜头和基片之间的填充介质，一方面提高NA值，另一方面光通过液体介质后波长缩短，可以使193nm光刻达到线宽为65nm、45nm甚至32nm。157nmF₂激发态光刻技术曾经被认为是传统光学光刻与下一代光刻技术之间的桥梁，由于光学镜头的制作以及PR对光的吸收存在较大难度，而且193nm湿浸式光刻技术已经可以延伸至45nm以下，所以2003年ITRS也重新修订光刻工艺技术路线图，认为157nm极有可能被跨越过去而直接进入EDV光刻技术。

下一代光刻技术(NGL)：193nm浸入式光刻技术、EUVL、EBL、VRL、IPL。

Exposure Equipment

2 G7, I9 简介及操作规程

本公司所拥有的Nikon G7和I9生产型采用投影式（1：5）步进光刻，其主体由投影系统、光源照明系统、照明电源、对准系统、光罩操作系统、圆片传送系统、透镜控制系统等组成。其基本的光学系统主要有光罩、缩小投影透镜以及圆片。曝光系统的照明源是一个100W的高压汞灯。一个抛物线镜面用来收集光线，不要的波长用多层介质过滤器去掉。残余的436nm或365nm光通过一系列后续的均一化光学元件投影到掩模版上。掩模版上照明密度的不均匀性必须小于 1%。光继续通过掩模版并在光刻镜头的入射孔形成一个有效的光源图象。

曝光前准备：首先如果机台刚刚完成PM或者是维修等情况，则在曝光产品之前做Overlay/TPR/Wafer Flatness等测试，以检查机台是否运作正常。Overlay的检查和校正：在ENTER Command中选择REG制程文件做第一层曝光，显影后，再在ENTER Command中选定EGA制程文件做第二层曝光，显影后在显微镜下读游标值，观察结果是否在规范[X]+3σx≦0.15, [Y]+3σy≦0.15以内，若超出规范，则进行校正，直至达到规范。Focus的检查和校正：在ENTER Command中选择TPR制程文件，执行EXCUTE Command，晶片曝光显影后，利用显微镜检测，若结果超出规范，则ADJUST Command中修改Focus Offset值，再重复上述过程，直至Focus在[-0.2，+0.2]μm之间。晶片平坦度：在Diagnosis足见中启动Flatness命令，检测晶片的平坦分布示意图，要求平坦度不能超出2.5μm以内，若超出则进行校正。如果发现Chuck或者是Wafer Loader上有颗粒污染则可以用无尘布沾上少量异丙醇(IPA)轻轻擦拭。

光罩(Reticle)的取放：光罩一般存放在洁净度为1 Class的环境内，光罩的主体材料为石英玻璃(Quartz Galss)(由于其Thermal Diffusion Coefficient小，图形受温度影响较小)，在玻璃的上方淀积一层Cr，掩膜图形最终是在Cr膜上形成的。一般在Cr膜的下方还会有一层Cr的氮化物或氧化物形成的薄膜，以增加Cr膜与石英玻璃之间的黏附力。在Cr膜的上方有一层20nm厚的Cr₂O₃抗反射层(Anti-reflection Coating)。最后利用1-2μm保护膜将光罩表面密封起来，一般选用硝化纤维素醋酸盐和碳氟化合物。取出时光罩盒开口略微倾斜朝上，以防止滑落，打开光罩盒观察表面是否有灰尘颗粒污染，若有则用吹净。最后将选定的光罩放在Reticle Stage上，此时Stage右测的LED亮起。一般G7放5 inch-Reticle，I9放6 inch-Reticle。