現代集成電路工廠中的先進光刻工藝研發方法與流程

 

 

目錄

第1章集成電路工廠引論

 

1．1現代集成電路工廠的佈局

 

1．2工廠結構

 

1．3工廠中的基本知識

 

1．3．1產品

 

1．3．2前錶面可開放的統一硅片盒

 

1．3．3批次

 

1．3．4分片機

 

1．4工廠中的系統簡介

 

1．4．1製造執行系統

 

1．4．2機台自動化程序

 

1．4．3先進過程控制

 

1．5工廠中光刻相關參數的控制

 

1．5．1光刻顯影後線寬的SPC圖表舉例

 

1．5．2光刻顯影後套刻的SPC圖表舉例

 

本章小結

 

參考文獻

 

第2章光刻基礎知識簡介

 

2．1光的特性

 

2．2光學成像的類型

 

2．2．1古代光學成像類型的描述

 

2．2．2小孔成像的原理

 

2．2．3鏡頭(透鏡)成像的原理

 

2．3鏡頭成像過程中不同方向(X、Y、Z方向)成像倍率之間的關系

 

2．4投影物鏡雙遠心結構成像的原理和必要性

 

2．5光學系統的分辨率

 

2．5．1光學系統的衍射極限分辨率

 

2．5．2光學系統的k1因子

 

2．6鏡頭中的主要像差以及像差表徵方法

 

2．6．1澤尼克像差

 

2．6．2常見像差產生原理與消除方法討論

 

2．7傅里葉光學基礎

 

2．8照明方式類型及其對光刻工藝窗口的影響

 

2．8．1相乾照明的分辨率與對比度

 

2．8．2非相乾照明的分辨率與對比度

 

2．8．3部分相乾照明的分辨率與對比度

 

2．8．4部分相乾照明與非相乾照明對比度的關系

 

2．8．5照明條件演變過程

 

2．9表徵光刻工藝窗口的三個重要參數

 

2．9．1曝光能量寬裕度的定義與影響因素

 

2．9．2掩模誤差因子的定義與影響因素

 

2．9．3焦深的定義、影響因素以及計算方式

 

2．10禁止周期產生的原因以及改善方法

 

2．10．1光學鄰近效應重要表現形式之一——禁止周期

 

2．10．2禁止周期線寬減小的原因

 

2．10．3禁止周期線寬“波谷”現象與照明光瞳的關系

 

2．10．4光學鄰近效應修正之後的禁止周期

 

本章小結

 

參考文獻

 

第3章6T SRAM電路結構與關鍵技術節點中的工藝流程簡述

 

3．1光刻工藝處於工藝流程中的位置

 

3．26T SRAM的電路結構和基本工作原理

 

3．2．1一個6T SRAM的電路結構和基本原理

 

3．2．2對SRAM單元進行“讀”的操作

 

3．2．3對SRAM單元進行“寫”的操作

 

3．3晶體管結構的發展趨勢及關鍵技術節點中的工藝流程

 

3．3．1晶體管結構的發展趨勢

 

3．3．2某接近193nm水浸沒式光刻極限的設計規則及HKMG平面晶體管的

工藝流程簡述

 

3．3．314nm技術節點關鍵層次設計規則以及FinFET的工藝流程簡述

 

3．3．43nm關鍵層次設計規則以及CFET的工藝流程簡述

 

本章小結

 

參考文獻

 

第4章光刻工藝簡介

 

4．1光刻機及其重要子系統的發展歷史和最先進光刻機的工作原理

 

4．1．1光刻機發展歷史和重要的時間節點

 

4．1．2光刻機中曝光光源的發展歷史

 

4．1．3光刻機中照明系統的發展歷史

 

4．1．4光刻機中投影物鏡鏡頭的發展歷史

 

4．1．5光刻機中雙工件台的基本工作原理

 

4．2軌道機光刻機一體機簡介

 

4．3光刻工藝8步工藝流程

 

4．4線寬和套刻的測量設備與原理

 

4．4．1線寬測量的原理

 

4．4．2套刻測量的原理

 

4．5先進光刻工藝中不同顯影類型的光刻膠

 

4．6掩模版類型與製作流程簡介

 

4．6．1掩模版類型簡介

 

4．6．2掩模版製作流程簡介

 

本章小結

 

參考文獻

 

第5章光刻工藝發展歷程與工藝標準

 

5．1主要技術節點中關鍵層次的工藝細節

 

5．1．1250~65nm技術節點的工藝細節

 

5．1．245~7nm技術節點的工藝細節

 

5．1．35~1．5nm技術節點的工藝細節

 

5．1．4250~1nm技術節點的光刻工藝實現方式

 

5．2符合工業標準的光刻工藝探討

 

5．3照明光瞳的選擇

 

5．3．1照明光瞳選擇的理論基礎

 

5．3．2通過簡單的模擬結果判斷如何選擇合適的照明光瞳

 

5．3．3模擬舉例照明光瞳對線端線端的影響

 

本章小結

 

參考文獻

 

第6章光刻技術的發展和應用、工藝的研發流程

 

6．1確定設計規則

 

6．1．1設計規則中圖形類型

 

6．1．2設計規則形狀與排布方向

 

6．2確立基本光刻工藝模型

 

6．3對光刻機中像差的要求

 

6．3．1彗差(Z7，Z8)對光刻工藝的影響

 

6．3．2球差(Z9)對光刻工藝的影響

 

6．4選擇合適的光刻材料

 

6．4．1選擇合適的光刻膠

 

6．4．2選擇合適的抗反射層

 

6．5線寬均勻性、套刻以及焦深的分配方式

 

6．5．1線寬均勻性的分配方式

 

6．5．2套刻的分配方式

 

6．5．3焦深的分配方式

 

6．6對掩模版的類型與規格的要求

 

6．7先進光刻工藝的研發流程

 

6．7．1先進芯片工藝研發的重要時間節點

 

6．7．2光刻工藝研發的一般流程

 

6．7．3製作測試掩模版

 

6．7．4光刻工藝模擬條件的確定

 

6．7．5光刻材料的選擇和評估

 

6．8光學鄰近效應修正簡介

 

6．8．1OPC修正的必要性

 

6．8．2OPC修正的一般研發流程

 

本章小結

 

參考文獻

 

第7章光刻工藝試流片和流片簡述

 

7．1簡要介紹各部門、各工程師的分工

 

7．2流片的產品類型

 

7．3試流片和流片的具體過程

 

7．3．1芯片製造工藝流程與硅片批次的部分處理方法

 

7．3．2簡述試流片和流片的準備工作

 

7．3．3硅片的種類

 

7．3．4光刻工藝模塊的具體工作內容舉例

 

7．3．5批次試跑的一般流程

 

7．3．6FEM硅片數據處理

 

7．3．7工藝窗口驗證

 

7．4硅片批次進行常規流片時曝光以及數據的反饋流程

 

本章小結

 

參考文獻

 

第8章光刻工藝試流片和流片中出現的常見問題和解決方法

 

8．1光刻中常見的批次暫停舉例

 

8．1．1調焦調平圖像異常

 

8．1．2APC中某些條目缺失

 

8．1．3長時間沒有批次經過時APC系統的狀態變化(一種APC設置

方式)

 

8．1．4套刻精度超過規格

 

8．2一些誤操作舉例

 

8．2．1多次塗膠

 

8．2．2套刻補償錯誤，包括越補越大

 

8．2．3帶有光刻膠硅片進入爐管工藝

 

8．2．4SRC中的一些誤操作

 

8．2．5軌道機宕機時剝膠返工誤操作

 

8．2．6批次被錯誤釋放

 

8．2．7後段硅片進入前段機台

 

8．3其他的誤操作舉例

 

本章小結

 

參考文獻

 

第9章光刻工藝中採用的關鍵技術

 

9．1化學放大型光刻膠

 

9．1．1簡述光刻膠發展歷史

 

9．1．2等效光酸擴散長度

 

9．2極紫外光刻工藝

 

9．2．1極紫外光刻工藝中的隨機效應和線寬粗糙度

 

9．2．2極紫外光刻工藝模擬

 

9．3偏振照明

 

9．3．1採用偏振照明的原因及偏振照明與光瞳的選擇

 

9．3．2有無偏振照明時的模擬結果

 

9．4負顯影工藝

 

9．4．1正負顯影工藝的原理對比

 

9．4．2負顯影工藝的特點

 

9．4．3正負顯影工藝的模擬結果舉例

 

9．5PSM與OMOG掩模版

 

9．5．1兩種掩模版在單周期的模擬結果對比

 

9．5．2兩種掩模版在整個周期的模擬結果對比

 

本章小結

 

參考文獻

 

第10章與光刻相關的其他技術

 

10．1導向自組裝技術

 

10．1．1導向自組裝技術的基本原理

 

10．1．2導向自組裝技術的兩種方式

 

10．1．3國內外導向自組裝技術的現狀和導向自組裝存在的挑戰

 

10．1．4導向自組裝技術在芯片製造中的應用前景

 

10．2光學散射測量技術

 

本章小結

 

參考文獻

 

索引

 

中英文對照表