《微电子关键性材料-光刻胶的现状与未来 集成电路工艺课件》由会员分享，可在线阅读，更多相关《微电子关键性材料-光刻胶的现状与未来 集成电路工艺课件（32页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、 May, 2007紫外负性光刻胶（Polyisoprene Base)；紫外正性光刻胶，包括G线胶 （436nm)、I线胶 (365 nm)；深紫外光刻胶，包括KrF-248nm胶、ArF-193nm胶等；目前最热门的 ArF-193nm Immersion；极紫外-EUV(13.4n)和Imprint Tech-nology尚在研发 探索中，而曾经喧嚣一时的F2-157mm已经出局。G线胶 436nmI线胶365nmKrF248nmArF193nm DArF193nm iArF193nm iEUVImprint?1um 500nm 250nm 130nm 90nm 65nm 45nm 32
2、nm 22nm投产年份200 0200 2200 4200 6200 8201 0集成度256 M1G4G16G64G256 G线宽（ nm）18013090654532对应的光 刻胶KrF- 2 4 8ArF- 1 9 3ArF- 1 9 3ArF- 1 9 3 iArF- 1 9 3 i?193nm 浸入式极紫外- EUVImprints产率60-100wph5-100wphhigh光刻胶的敏 感度3050 mJ/cm2550 mJ/cm2设备体积大庞大适中设备成本$35M$60M$5M技术难点双重曝光一起的交 叉朴光的临近效应掩膜(PSM)缺陷、表 面平整度及厚度控 制技术背离传统的主
3、流光刻技术工程师的认 可度高中低nConcept Introduce a liquid between the lens and wafer nEffect - Raise the NA of the stepper and thereby increase resolution Light acts like it is a shorter wavelengthnThose light rays which enter the final lens element at are reflected at the lens/air interface and not brought into
4、focusnRefractive index dependentnImproved resolutionnImproved DOF at a given resolutionnConserves infrastructurenLight sourcesnMasks, pellicles,optical materialsnCoatingsnResists?nTransparent at the exposing lnNon-volatilenNon-toxicnNot interact with lens coatingsnStable to exposing radiationnMust n
5、ot intact with resist n浸入式光刻在2006年完成了量产准备工作。AMD与IBM 宣布成功开发第一代水浸式光刻工艺，并证实浸入式 设备的成品率与干法相当。ASML发布高达1.35的水浸 式ArF曝光设备XT:1900i;Nikon也推出NA为1.3的水浸 式光刻系统NSR-S610C。浸入式光刻在45nm量产已是 板上钉钉了，ArF光刻成功地扩展到第四代。n2006年业界在光刻方面的最大进展就是确立了“双重 图形+水浸式”的工艺方案。IMEC和AMSL进行了大量 的试验，明确无误地证实了双重图形的可行性。2006 年底，双重图形被加入ITRS中，而ArF光刻则很可能 会被
6、创纪录地扩展到第五代。n极紫外EUV光刻技术：极紫外波长为13.4nm，比ArF准分子激 光在水中的等效波长还小一个数量级。是ITRS 2005最为看好 的32/22nm节点技术。n由于波长太短，EUV只能使用反射视光学系统，为减少散射和 像差，掩膜表面必须保持原子尺度的平整；而且PSM上的微小 图形变化度可能引起随即得相移，这使得PSM得制备和使用十 分困难；需要高亮度的光源和高敏感度的光刻胶。n设备制造困难重重，直至2006年8月第一台EUV光刻Alpha demo tool才由ASML研制出来，交付IMEC和Albany NanoTech 试用。这个拥有6500万部件的庞然大物的诞生标志
7、着EUV终于 迈出了量产的第一步。nImprint技术简单来说就是采用压印的方式将预先制造好的印章 或掩膜版图型转移到由单体或聚合物（如甲基丙烯酸甲酯）等 构成的薄膜上，随后通过化学和热处理方式对图形进行固化和 保形。优势劣势是唯一能够满足16nm甚至更 先进技术需求的工艺解决方案技术背离传统的主流光刻技 术 能够兼容使用一些EUV正在研 发的工艺技术自身的价值期待得到半 导体芯片制造商的肯定 能够与现有半导体生产制造流 程兼容技术无法避免与包括EUV在 内的下一代光刻技术冲突 已经被国际半导体发展路线 (ITRS)收入在内有限的资金投入nLarge effort at MotorolanTw
8、o companies in USnNanoimprints Austin, TXnSupported by UTexas (G. Willson)/MotorolanNanonex Princeton, NJnPrinceton U./ Stephen Chou全球光刻胶市场：2005年销售额为8.03亿美元，较2004年同比增长13.2%；2006年上半年销售额4.2亿美元，较2005年同期增长10.1%。全球光刻胶配套试剂市场：2005年销售额为8.5亿美元，与2004年基本持平；2006年上半年的销售额是5.2亿美元，比2005年增长23.8%。全球光刻胶市场已经过了快速 发展期，而中
9、国的市场在未来几 年内将以40%的速度发展。到2008年，光刻胶及其配套试剂 的市场规模将达到20亿美元。v目前，国际市场i线胶的销售量最大占53 左右，总体用量仍呈上升趋势；v248nm胶的市场增长迅速，销售量已经超过了G线胶，占光刻胶总销售量的第二位；在不远的未来，248nm胶的用量将超过i线胶；v 193nm胶的技术含量最高，其市场销量增长很快目前居第三位；v目前高档胶（248nm+193nm)销售额已经超过I-线胶居第一位；vG线胶和负性胶是已经过了成熟期的产品，其总体的用量呈下降的趋势。v目前国际市场的光刻胶如果以销售额计，2006年的前三季度的销售额为6.4亿美元。高档胶达3.3亿
10、美元；其中193nm光刻胶的销售额为1.2亿美元，占前三季度销售额的18.75%;248nm光刻胶的销售额为2.1亿美元，占前三季度销售额的32.81%;这两项高档胶前三季度的销售额已超过原主要的G-I-线光刻胶3.0亿美元的，成为光刻胶领域的主产品。 v2006年是Semi第一次将248nm胶与193nm胶从高档胶中分离出来单独立项，这也说明248nm胶与193nm胶已经完成研发正式上线。v而G线胶和负性胶是已经过了成熟期的产品，其总体的用量呈下降的趋势。以2005年的光刻胶产业分布为例 紫外正性光刻胶: 美国： 19.6%（G-I-线） 欧洲： 13.7%日本： 35.3%台湾： 11.4
11、%韩国： 12.7%其他： 7.3% 深紫外光刻胶： 美国： 27.1%（248nm+193nm） 欧洲： 15.6%日本： 17.5%台湾： 15.8%韩国： 15.7%其他： 8.3%国家晶圆尺寸 (吋)工艺产品类别生产线 (条)美国12CMOSDRAM、微处理器、微控制器138CMOS逻辑、DRAM、Flash、混频、微控制器38日本12CMOSDRAM、Flash、内存、代工、光电68CMOS代工、Flash、逻辑、DRAM、SRAM等43台湾12CMOS代工、DRAM48CMOS代工、DRAM22韩国12CMOSDRAM28CMOS代工、逻辑 17欧洲12CMOSDRAM、微处理器2
12、8CMOS/双极Flash、逻辑、DRAM、微控制器、 19300mm(12寸线)：目前量产的有SMIC北京和无锡的海力士-意法Hynix-ST；上海华虹SIS、SMIC上海以及SMIC武汉的12寸线均在建设与 计划中。200mm(8寸线)：目前量产的有十五条线；其中SMIC(张江)五条；SMIC(天津)一条； SMIC(成都)一条； 上海的宏力(GSMC)一条；上海华虹NEC一条；上海先进(ASMC) 一条；台积电（上海）一条；苏州的和舰科技两条；无锡的 海力士-意法Hynix-ST一条；江苏南通的绿山集成电路一条。尚有八条8寸线在建设与计划建设中。150mm(6寸线)：目前有首钢NEC、上
13、海先进、无锡的华润上华 、杭州的士兰微电子及珠海的南科科技等十三条线已经建成 投产。且有若干条线在建设与计划建设中。 我国的光刻胶市场虽然起步较晚，但是其发展速度却是异常迅猛。 2005年的光刻胶市场规模在2.5亿元左右。 紫外负性光刻胶在中国的市场为2000万人民币。 G线光刻胶及相关联的液晶胶的市场为1亿人民币。光刻胶的国内市场需求 单位：吨目前，我国的与光刻胶生产有关的厂家有北京科华微电子材料有限公司、苏州瑞红电 子化学品公司和无锡化工研究设计院等几家。苏州瑞红电子化学品公司和北京科华微电子材料有限公司是国内最大的两家光刻胶厂 家，占有市场90%以上的市场份额。无锡化工研究设计院只生产特
14、种光刻胶。n合成：中国有很好的化学合成与高分子合成的基础和 队伍；在“六五”，“七五”，“八五”光刻胶立项立的都是 树脂及助剂合成方面的研发，即使到“十五”跃到193 nm光刻胶的研发，仍然是以合成为主。虽然合成只 是光刻胶发展的一个分支，但是既然在这方面中国有 基础，就应该进一步开展下一代光刻胶合成的研发工 作。这样既能够在业界作出中国光刻胶人的贡献，也 能够在合成上取得专利与Know-How，在国际光刻胶 界站稳自己的一席之地。 nImprint: 开展Imprint技术的研发，因为其研发成本低 廉可以承受；同时这项技术大家都是从头开始起点相 同；以今天中国的实力应该可以跟上国际研发的步伐
15、 并做出自己的贡献。nIBM showed chemical structures in their series of talks which centered on fluoro- alcohol polymers for 193i as both additives and top coats. In the first of these they compared and contrasted a number of hexafluoroisopropanol-containing (HFA) polymers where the HFA group was placed in dif
16、ferent positions in the polymer backbone. The following two structures are representative of the point they were trying to make.n今年三月在美国硅谷的SPIE上，关于LER等有关 Lithography Process的讨论的比例是历年来最多的一年。应该说Lithography Process的讨论在光刻胶研发领域是愈来愈重要了；而我们还没有进行这方面研发的手段。n如果我们要在合成上有所建树，目前也非常一个需要应用测试平台来评价我们的合成工作。建立一个适应中国微电子发展需要的光刻胶应用测试实验室已经是
