分析提高接触式光刻机性能的三种主流技术

　　随着时代的进步，集成电路科技的进步与发展，对光刻工艺的精度提出了更高的要求。传统的光刻工艺难以满足如此的精度要求。接触式光刻机性能的提高势在必行。

 

　　提高接触式光刻机性能的关键技术：

　　接触式光刻机将图形从掩模上复制到硅片上的若干参数决定了其主要性能。目前行业内被普遍接受的光刻机三大性能参数是光刻分辨率、套刻精度和产率。近年来，提高光刻机性能的新技术不断涌现，光刻分辨率和套刻精度的提高推动光刻技术步入更小的节点，产率的提高为集成电路制造厂商带来更高的经济利益。下面主要讨论提高光刻机性能的三种主流技术。

 

　　1、双工件台技术：随着特征尺寸的减小且投影物镜数值孔径的增大，光刻面临焦深不断减小的挑战。为了满足越来越苛刻的成像质量要求，对光刻机的调焦调平和对准精度将提出更高的要求。与此同时，集成电路制造厂商希望光刻机的产率不断提高。然而，调焦调平和对准精度的提高是以花费更多的测量时间为代价的。在单工件台系统中，硅片的上片、对准、调焦调平、曝光、下片是依次进行的，增加测量时间必然会降低光刻产率。为此，人们提出了双工件台技术，一个工件台上的硅片进行曝光的同时，另一个工件台上的硅片可以进行上片、对准、调焦调平、下片等操作。

　　两个工件台分别处于测量位置和曝光位置，同时独立工作，每个硅片在一个工件台上完成所有的操作。当两个工件台上的硅片分别完成了测量和曝光，将两个工件台交换位置和任务。

 

　　2、偏振照明技术：分析大数值孔径光刻系统的成像质量问题时，照明光的偏振态不可忽视。离轴照明方式结合偏振光照明设置可以对各种不同的图形实现高对比度成像。在数值孔径大于0.8的光刻机中，应该使用成像对比度较高的偏振光照。另外，使用偏振光照明可以获得更好的光刻工艺窗口和更低的掩模误差增强因子。

　　当使用偏振光照明时，光刻机的照明系统中存在诸多机制如光学材料的本征双折射及应力双折射、光学薄膜的偏振特性等影响着光的偏振态。为了保持成像光束较高的偏振度，需要整个照明系统进行偏振控制。

 

　　3、大数值孔径投影物镜：投影物镜是光刻机中zuì昂贵zuì复杂的部件之一，提高光刻机分辨率的关键是增大投影物镜的数值孔径。随着光刻分辨率和套刻精度的提高，投影物镜的像差和杂散光对成像质量的影响越来越突出。浸没式物镜的轴向像差，如球差和场曲较干式物镜增大了n倍。

　　在引入偏振光照明后，投影物镜的偏振控制性能变得更加重要。 在数值孔径不断增大的情况，如何保持视场大小及偏振控制性的能，并严格控制像差和杂散光，是设计投影物镜面临的难题。