深亚微米光学光刻设备制造技术研究

光学光刻在不断发展，促进了集成电路的制造，提高了其制造水平。光学光刻的分辨率在逐步提高，其设备面对着巨大的挑战。本文将对深亚微米光学光刻设备制造技术展开研究。

【关键词】光学光刻 光源 透镜 对准套刻

随着科学技术，光学光刻的极限分辨率在逐渐提高，光学光刻技术得到了快速的发展，但在其发展过程中，仍面对着诸多的困难，其技术需要进一步提高，才能满足制造业的需求，同时也是其发展的必然趋势，其中深亚微米光学光刻技术将是其发展的方向，文中将对其进行分析。

1 短波长准分子激光光源

光学光刻中最为重要的一部分便是光源。准分子激光器腔体内含有两种气体，即：惰性气体与卤素气体，二者是按照一定比例混合的，其混合气体便是受激聚物，这种气体在远紫外光谱区，将生成激射脉冲，同时不同元素构成的受激聚物也将决定准分子激光器所输出的波长。在光学光刻中应用准分子激光器有众多的优势，其中其输出的光波波长较短，强度较高，仅几个脉冲便可以促进曝光工作的完成，其光束截面上将均匀分布其光强，同时将形成较窄的谱线，较小的色差与较多的输出模式等。

深亚微米光学光刻技术中对准分子激光在诸多方面都有着较高的要求，要求其宽带、波长与脉冲能量等都要具有一定的稳定性，其操作人员要具有一定的安全性等，但在高重复频率下，要求其宽带较窄与其稳定性是相对困难的，也是最为核心的问题，因此，准分子激光的宽带要尽可能的进行压缩，在深亚微米光学光刻中，其宽带的宽值要小于1pm，实现其宽带变窄的主要手段就是在光学谐振腔内放入一个模块，其模块是关于宽带变窄与相位延迟的，构成此模块的主要部分是色散光学元件――光栅，光栅可以进行调节，进而实现对波长的控制。此时的模块要保持清洁与密封，才能保证激光器的使用寿命。

现阶段，准分子激光器技术得到了较快的发展，光学光源技术也逐渐得到了广泛的应用，呈商品化发展趋势。

2 光学系统和透镜材料

现阶段，全放射光学系统的技术还存在缺陷，其光学透镜仅能使用小数值的孔径，其中最为理想的光学系统便是结合反射与折射，此项工作的进展相对较快，逐渐形成了较为科学的光学投影系统。将反射与折射相结合的光学设计，有效的降低了色差，还降低了激光器的宽带要求，同时还简化了谐振光学系统，并利于其效率的提高，但此时，对光学透镜系统与光学掩模衬基材料的要求将愈加严格。

在光学光刻设备的研究中深亚微米光学投影系统是最为重要的部分，但其设计与制造是十分复杂的，需要解决一系列的问题才能保证其系统满足光学光刻设备的需求。其系统要求具备精准的理论计算，光学透镜要求具有一定纯度、抛光光滑度等，同时，由于其光学透镜众多，对透镜的排列有一定的要求，要按照双高斯进行排列；对其成像系统也有一定的要求，要保证其图像无像差，其形状要为圆柱形。在集成电路的制作中，将需要不同尺寸的光刻，针对微米级的光刻，光学投影系统则不需要较高的数值孔径。

由于光学波长在逐渐缩小，因此对光学透镜材料的选择愈加严格，其中硼硅玻璃已经不能满足其要求，融熔石英因其具有较低的热膨胀系数，其透过率较高，同时其制造基础也在不断发展，所以它能够满足193nm光学光刻透镜材料的需求，但却不能满足157nm的需求，157nm光学光刻透镜材料的唯一选择便是氟化钙。

深亚微米光学光刻设备制造技术中采用氟化钙作为其透镜的材料，要对其中存在的问题进行解决，主要表现在以下几方面：

（1）高纯氟化钙的生长技术。氟化钙在其生长过程是十分缓慢并严格的，主要是由于光学光刻对其透镜的材料纯度要求较高，最为重要的是要没有缺陷，一旦存在缺陷将造成较高的光学吸收，将使其传输性能迅速退化。

（2）氟化钙研磨与抛光技术。通过研磨技术使其更加精细；通过抛光技术使其更加平整，现阶段最为重要的抛光技术为离子束刻蚀方法。

（3）氟化钙的折射问题。其折射受温度的影响，要对其进行有效的解决，才能保证成像质量。

3 离轴照明技术

离轴照明技术能够有效的提高图形反差，是一项重要的光学显微技术，在微米与亚微米时代，焦深能够满足光学光刻的需求，但随着深亚微米时代的到来，对其要求也在逐渐提高，对离轴照明技术的应用，才能满足光学光刻的需求，提高其分辨率，促进焦深满足其需求。离轴照明技术就是将光波透过有孔径的聚焦镜，让其按照一定的角度斜入射到光学掩模中，从而使光波被滤去，并使其图像生成在硅片表面上的光刻胶中。

4 对准套刻技术

对准套刻技术具有一定的精度要求，不同的光学光刻其要求有所不同，但在实际工作中，对准套刻存在一定的误差，主要是由光刻工艺过程中造成的，也可能是由对准套刻自身引起的。在制造过程中要注重以下三方面，即：对准探测器分辨率、执行对准操作机构自身定位精度与对准结束后掩模与硅片的相对位移等，从而减少误差。同时由于光学光刻机的成像面积较小，因此对其工作的平台有着较高的要求，如平台的速度、精度、稳定性、可靠性等，当工作平台的速度提升时，光学光刻的工作效率也会相应的提升，但如果速度过快，将会影响其精准度，所以，对其速度与精准度要进行综合的分析与考虑。

5 总结

综上所述，光学光刻技术在不断发展与进步，要保证其光学曝光设备的性能，才能促进光学光刻技术的应用。现阶段，深亚微米光学光刻设备制造技术的研究还不成熟，要对多方面技术展开研究与分析，积极利用相关的技术，才能促进光学光刻设备的制造，相信，随着技术水平的进一步发展，光学光刻设备制造技术将有较快的发展。

参考文献

[1]苏雪莲.新世纪光刻技术及光刻设备的发展趋势[J].微电子技术，2011，4（02）：8-9.

[2]童志义.光学光刻技术现状及发展趋势[J].电子工业专用设备，2013，3（01）：1-2.

[3]张世恩.高速发展的光学光刻技术[J].电子工业专用设备，2012，9（03）：71-72.

作者简介

钟闽和（1978-），男，福建省武平县人。2007年毕业于福州大学电子信息工程专业。2006年就职于福州高意通讯有限公司为工程师。研究方向为电气设备。

作者单位

福州高意通讯有限公司 福建省福州市 350014