工作總結報告工作總結報告1ContentsResolutionlimitANDDOF2工藝問題處理4光刻機的發展31RETMAN程序設計33ContentsResolutionlimitANDD2光刻機的發展一.光刻機的發展主要從二十世紀70年代到現在，從早期的線寬5微米以上到現在的亞微米尺寸，從汞燈光源到KrF等，按曝光方式大致將光刻機分為五代。光刻機的發展一.光刻機的發展主要從二十世紀70年代3五代光刻機Future步進重復光刻機分步重復光刻機掃描投影光刻機接觸式光刻機接近式光刻機五代光刻機Future步進重復光刻機分步重復光刻機掃4因為接觸容易污染，每5到25次需要更換掩模版。二十世紀70年代主要光刻手段。采用紫外光UV光曝光。可以減小失真，能夠在硅片表面形成高分辨率的圖形。接觸式光刻機光刻機的發展因為接觸容易污染，每5到25次需要更換掩模版。二十世紀70年5光刻機的發展工作能力下降減小了分辨能力，獲得小的關鍵尺寸成問題接近式光刻機緩解了沾污問題。機器容許偏差控制的要求，定位容差要求不超過幾十納米機器制造難度和鏡頭的制造難度大步進傳動誤差小于特征尺寸的1/10是一種混合設備融合了掃描和分步光刻機解決了細線條下CD的均一度為了解決曝光場的限制和關鍵尺寸減小等問題20世紀80年代后期，可以使用縮小透鏡提高了套刻均一度，提供了高分辨率因為采用1:1的掩模版，若芯片中存在亞微米尺寸，掩模版不能做到無缺陷20世紀80年代初解決了沾污和邊緣衍射接近式光刻機掃描投影光刻機分步重復光刻機步進掃描光刻機光刻機的發展工作能力下降接近式光刻機機器容許偏差控6光刻機的發展所伴隨的參數變化數值孔徑分辨率套準精度NA分步重復0.3－0.6步進掃描0.75-1.3

分步重復光刻機步進掃描Resolution（微米）分步0.7－0.15步進掃描0.22－0.09套準精度從小于70納米到小于45納米光刻機的發展所伴隨的參數變化數值孔徑分辨率套準精度NA分步7影響光刻機的一些因素溫度：溫度對掩模版臺、光學元件、承片臺和對準系統產生影響。所以高溫照明系統和電源通常放在遠離設備主體的地方。濕度：濕度能影響空氣密度，不利于光通過；從而對干涉計定位、透鏡數值孔徑和聚焦產生不利影響。振動：振動的發生將給定位、對準、聚焦和曝光帶來問題。可能產生定位錯誤、對準錯誤、離焦和不均勻曝光。大氣壓力：大氣壓力的變化可能影響投影光學系統中空氣的折射率。將導致不均勻線寬控制和極差的套準精度。影響光刻機的一些因素溫度：溫度對掩模版臺、光學元件、承片臺和8ResolutionlimitANDDOF一.ResolutionLimit定義為清晰分辨出硅片上間隔很近的特征圖形的能力。圖形的分辨率與設備的光學特性采用的光刻膠及光刻工藝環境有關ResolutionlimitANDDOF一.Reso9ResolutionLIGHESOURCEProcess/resistimprovementsImprovedopticalschemesLensdesignimprovementsResolutionlimitANDDOFResolutionLIGHESOURCEProcess/10代價Lowerk1HighNASmallerλ更換光源光源的成本增加，準分子激光的輸出功率較小，光刻膠也需要進行改進DOF越小，意味著鏡頭的材料改變工藝改進的問題，ResolutionlimitANDDOF代價Lowerk1HighNASmallerλ更換光源11WavelengthofLithographySystem390450WavelengthofLithographyS12我們目前所用光刻機的曝光波長是390－450納米數值孔徑NA為0.315K1的值在0.6－0.8之間理論值Resolution在0.8到1.2實際參考值為1.25Diagram我們目前所用光刻機的曝光數值孔徑NA為0.315K1的值在013FOCUSANDDOF一.DOF的定義 焦點周圍的一個范圍，在這個范圍內圖像連續的保持清晰，這個范圍被稱為焦深或DOF。描述焦深的方程式是：K2的數值范圍在0.8到1.2之間FOCUSANDDOF一.DOF的定義描述焦深的方程式是14FOCUSANDDOFFOCUSANDDOF15RETMANPROGRAM三.RETMANProgramDesignTheReticlemanagersoftwareprogram,designedforuseintheHP9826computer.Theretmanprogramperformssomemainfunctions.Theretmanprogramwhichcontainalignmentmarklocations,focus,andexposureinformation,isusedbythemainStepperprogramtoaccuratelythereticleimageontothewafer.RETMANPROGRAM三.RETMANProgra16添加主要參數初始化信息顯示所設計的圖形PARAMETERSINITIALIZEMODIFYRETMANPROGRAM添加主要參數初始化信息顯示所設計的圖形PARAMETERSI17MainfunctionsOptimizingdielayoutOutputwaferlayoutdataOptimizingwaferlayoutRETMANPROGRAMMainOptimizingdielayoutOutp18RETMANPROGRAMULTRATECHSTEPPERRETICLEMANAGERREADFROMDISKSAVETODISKWaferparametersInitializewaferModifywaferContdice/stepsReticleparametersInitializereticleModifyfieldListdwm3696RETMAN主操作界面RETMANPROGRAMULTRATECHSTEPPE19RETMANPROGRAMMIN.STREETWIDTHSTREETOUTSIDEFIELDARRAYOFFSETX—KEYTOREFERENCEY--OFFET0.1Y0.014.2410KeyROTAT/CHECKPEINTERMIXWAFERRADIUSROWS?AMSNN75.001LENSRETICLEAUTOSTACK?TITLEHEIGHTCOLUMNW3N0.0013

CHIP#TITLEXY

1.CHIP2.OAT3.-UNDEFINED-4.-UNDEFINED-2.1004.01.14.00.1Y0.00.1RETMANPROGRAMMIN.STREETWIDT20RETMANPROGRAMINITIALIZERETICLEFIELDFILL99.5%DICE=5208STEP=63XFSTEP26.4mmYFSTEP10.8mmXCHIP2.200mmYCHIP1.200mmXSCRIBE0.1mmYSCRIBE0.1mmCOLS 12ROWS 9RETMANPROGRAMINITIALIZER21MODIFYRETICLEKEYDEFINITIONSC-CHANGESINGLECHIPA-CHANGEALLCHIPK-ADDKEYS,LEFT,RIGHT,BOTH,NONEO-ENTERACHIPOFFSETD-DELETECHIPE-ENLARGEVIEWR-ROTATECHIP90DEGREERETMANPROGRAMMODIFYRETICLEKEYDEFINITIONS22KEYHAMSSCAN/ALIGN1PEINTERMIXYWAFERRADIUS75.00KEYTOBSLN-0.1RETICLE 3LOCALPREALIGN NAUTOSTACK? NTITLEHEIGHT 0.0MIN.DICE/STEP 1

XYSCANKEYPOSIONSPRMARYOATSECONDOATSTEPPINGDISTANCESTEPARRAYOFFSETSTACKINGDISTANCE9.75-12.3910.019.809.8-------1.950.04.80------------2.00.0-------------------RETMANPROGRAMKEY23光刻工藝控制四.工藝問題處理a.Miss-Alignment:

b,Fieldarrayc,顯影后問題d.偏離焦面光刻工藝控制四.工藝問題處理a.Miss-Alignme24光刻工藝控制Mis-Alignment:Misplacementinx-directionMisplacementiny-direction光刻工藝控制Mis-Alignment:25光刻工藝控制Mis-Alignment:Run-out-steppingdistancetoolargeortoosmallRotation-patternisrotatedonthemaskorreticle光刻工藝控制Mis-Alignment:26光刻工藝控制B.Fieldarray

光刻工藝控制B.Fieldarray27光刻工藝控制C.DevelopDefects:Overdevelop:resisttoothin(ornonuniform),developtimetoolong,poorresistquality(aged)Underdevelop(scumming):resisttoothick(ornonuniform),developtimetooshort,developerchemicaltooweak(aged)光刻工藝控制C.DevelopDefects:28D.PrintBias:(Whatyouseeisn’talwayswhatyouget!)PrintBias=(PrintedFeatureSize)-(MaskFeatureSize)Reasons:Underexposure,Overexposure,Underdevelop,OverdevelopPrintedFeatureSizePHOTOMASKSILICONSUBSTRATEPHOTORESISTMaskFeatureSizeD.PrintBias:(Whatyousee29AddyourcompanysloganThankYou!AddyourcompanysloganThankY30工作總結報告工作總結報告31ContentsResolutionlimitANDDOF2工藝問題處理4光刻機的發展31RETMAN程序設計33ContentsResolutionlimitANDD32光刻機的發展一.光刻機的發展主要從二十世紀70年代到現在，從早期的線寬5微米以上到現在的亞微米尺寸，從汞燈光源到KrF等，按曝光方式大致將光刻機分為五代。光刻機的發展一.光刻機的發展主要從二十世紀70年代33五代光刻機Future步進重復光刻機分步重復光刻機掃描投影光刻機接觸式光刻機接近式光刻機五代光刻機Future步進重復光刻機分步重復光刻機掃34因為接觸容易污染，每5到25次需要更換掩模版。二十世紀70年代主要光刻手段。采用紫外光UV光曝光。可以減小失真，能夠在硅片表面形成高分辨率的圖形。接觸式光刻機光刻機的發展因為接觸容易污染，每5到25次需要更換掩模版。二十世紀70年35光刻機的發展工作能力下降減小了分辨能力，獲得小的關鍵尺寸成問題接近式光刻機緩解了沾污問題。機器容許偏差控制的要求，定位容差要求不超過幾十納米機器制造難度和鏡頭的制造難度大步進傳動誤差小于特征尺寸的1/10是一種混合設備融合了掃描和分步光刻機解決了細線條下CD的均一度為了解決曝光場的限制和關鍵尺寸減小等問題20世紀80年代后期，可以使用縮小透鏡提高了套刻均一度，提供了高分辨率因為采用1:1的掩模版，若芯片中存在亞微米尺寸，掩模版不能做到無缺陷20世紀80年代初解決了沾污和邊緣衍射接近式光刻機掃描投影光刻機分步重復光刻機步進掃描光刻機光刻機的發展工作能力下降接近式光刻機機器容許偏差控36光刻機的發展所伴隨的參數變化數值孔徑分辨率套準精度NA分步重復0.3－0.6步進掃描0.75-1.3

分步重復光刻機步進掃描Resolution（微米）分步0.7－0.15步進掃描0.22－0.09套準精度從小于70納米到小于45納米光刻機的發展所伴隨的參數變化數值孔徑分辨率套準精度NA分步37影響光刻機的一些因素溫度：溫度對掩模版臺、光學元件、承片臺和對準系統產生影響。所以高溫照明系統和電源通常放在遠離設備主體的地方。濕度：濕度能影響空氣密度，不利于光通過；從而對干涉計定位、透鏡數值孔徑和聚焦產生不利影響。振動：振動的發生將給定位、對準、聚焦和曝光帶來問題。可能產生定位錯誤、對準錯誤、離焦和不均勻曝光。大氣壓力：大氣壓力的變化可能影響投影光學系統中空氣的折射率。將導致不均勻線寬控制和極差的套準精度。影響光刻機的一些因素溫度：溫度對掩模版臺、光學元件、承片臺和38ResolutionlimitANDDOF一.ResolutionLimit定義為清晰分辨出硅片上間隔很近的特征圖形的能力。圖形的分辨率與設備的光學特性采用的光刻膠及光刻工藝環境有關ResolutionlimitANDDOF一.Reso39ResolutionLIGHESOURCEProcess/resistimprovementsImprovedopticalschemesLensdesignimprovementsResolutionlimitANDDOFResolutionLIGHESOURCEProcess/40代價Lowerk1HighNASmallerλ更換光源光源的成本增加，準分子激光的輸出功率較小，光刻膠也需要進行改進DOF越小，意味著鏡頭的材料改變工藝改進的問題，ResolutionlimitANDDOF代價Lowerk1HighNASmallerλ更換光源41WavelengthofLithographySystem390450WavelengthofLithographyS42我們目前所用光刻機的曝光波長是390－450納米數值孔徑NA為0.315K1的值在0.6－0.8之間理論值Resolution在0.8到1.2實際參考值為1.25Diagram我們目前所用光刻機的曝光數值孔徑NA為0.315K1的值在043FOCUSANDDOF一.DOF的定義 焦點周圍的一個范圍，在這個范圍內圖像連續的保持清晰，這個范圍被稱為焦深或DOF。描述焦深的方程式是：K2的數值范圍在0.8到1.2之間FOCUSANDDOF一.DOF的定義描述焦深的方程式是44FOCUSANDDOFFOCUSANDDOF45RETMANPROGRAM三.RETMANProgramDesignTheReticlemanagersoftwareprogram,designedforuseintheHP9826computer.Theretmanprogramperformssomemainfunctions.Theretmanprogramwhichcontainalignmentmarklocations,focus,andexposureinformation,isusedbythemainStepperprogramtoaccuratelythereticleimageontothewafer.RETMANPROGRAM三.RETMANProgra46添加主要參數初始化信息顯示所設計的圖形PARAMETERSINITIALIZEMODIFYRETMANPROGRAM添加主要參數初始化信息顯示所設計的圖形PARAMETERSI47MainfunctionsOptimizingdielayoutOutputwaferlayoutdataOptimizingwaferlayoutRETMANPROGRAMMainOptimizingdielayoutOutp48RETMANPROGRAMULTRATECHSTEPPERRETICLEMANAGERREADFROMDISKSAVETODISKWaferparametersInitializewaferModifywaferContdice/stepsReticleparametersInitializereticleModifyfieldListdwm3696RETMAN主操作界面RETMANPROGRAMULTRATECHSTEPPE49RETMANPROGRAMMIN.STREETWIDTHSTREETOUTSIDEFIELDARRAYOFFSETX—KEYTOREFERENCEY--OFFET0.1Y0.014.2410KeyROTAT/CHECKPEINTERMIXWAFERRADIUSROWS?AMSNN75.001LENSRETICLEAUTOSTACK?TITLEHEIGHTCOLUMNW3N0.0013

CHIP#TITLEXY

1.CHIP2.OAT3.-UNDEFINED-4.-UNDEFINED-2.1004.01.14.00.1Y0.00.1RETMANPROGRAMMIN.STREETWIDT50RETMANPROGRAMINITIALIZERETICLEFIELDFILL99.5%DICE=5208STEP=63XFSTEP26.4mmYFSTEP10.8mmXCHIP2.200mmYCHIP1.200mmXSCRIBE0.1mmYSCRIBE0.1mmCOLS 12ROWS 9RETMANPROGRAMINITIALIZER51MODIFYRETICLEKEYDEFINITIONSC-CHANGESINGLECHIPA-CHANGEALLCHIPK-ADDKEYS,LEFT,RIGHT,BOTH,NONEO-ENTERACHIPOFFSETD-DELETECHIPE-ENLARGEVIEWR-ROTATECHIP90DEGREERETMANPROGRAMMODIFYRETICLEKEYDEFINITIONS52KEYHAMSSCAN/ALIGN1PEINTERMIXYWAFERRADIUS75.00KEYTOBSLN-0.1RETICLE 3LOCALPREALIGN NAUTOSTACK? NTITLEHEIGHT 0.0MIN.DICE/STEP 1

XYSCANKEYPOSIONSPRMARYOATSECONDOATSTEPPINGDISTANCESTEPARRAYOFFSETSTACKINGDISTANCE9.75-12.3910.019.809.8-------1.950.04.80------------2.00.0----------