光學光刻學的發展
前言：
從20世紀60年代末，內建電路的線寬為5µm，直到今天，最小線寬達到70 nm，光學光刻已被廣泛用于制造業。現代光刻始于20世紀80年代初，436nm（g線）能夠分辨特征尺寸的1µm。到80年代中期，第一個在365納米處列印的步進器開始可用，允許的尺寸為0.35µm。
目前，在大批量制造中使用的最先進的光刻工具，采用波長為248 nm和193 nm的深紫外（DUV）輻射來列印線寬分别小至130 nm和90 nm的特征。最近的DUV工具正處于開發的晚期，使用的輻射波長為157納米。它們将使光學光刻技術能夠列印出小至65納米的特征。
光刻學的發展
光刻系統包括曝光工具、掩模、抗蝕劑、以及完成從掩模到抗蝕劑、然後到裝置的圖案轉移的所有處理步驟。從一個波長到另一個波長的轉變利用了光刻膠化學以及光學系統材料的變化，如透鏡和掩模。
任何光刻膠都必須提供三個基本特性：曝光波長的高透明度，後續過程中的蝕刻電阻，以及進行有效的光化學轉換的能力。從一個波長過渡到另一個波長需要改變光刻膠化學，以滿足上述要求。近紫外技術主要采用重氮那喹酮基電阻劑。
但它們過度的不可泡吸收和DUV波長的低靈敏度，使它們不适合用于DUV區域。為了規避這種固有的靈敏度限制并提高抗蝕性的靈敏度，在1982年的中引入了化學放大（CA）抗蝕性的概念。
當PAG通過光化學分解暴露于光下時，PAG會産生少量的酸。在暴露後的烘烤（PEB）過程中，酸激活了抵抗劑中随後的一連串化學轉化，導緻聚合物的極性從親脂性變為親水性，使暴露區域可溶于堿性顯影劑，如四甲基氫氧化铵（TMAH）。先前生成的酸在PEB過程中起到催化作用，幾乎不被反應消耗。這導緻了量子效率和曝光靈敏度的顯著提高。
丙烯酸聚合物具有良好的分辨率，但缺乏耐蝕性。新的聚合物，稱為環烯烴馬來酸酐（COMA）發現提高了耐蝕性，但缺乏所需的分辨率。這導緻了一種仍在進行的雙重方法，即抵抗化學家在不降低丙烯酸抗阻劑的情況下提高抗蝕率，或在不犧牲蝕阻的情況下提高COMA抗蝕劑的分辨率。
除了193 nm抗蝕技術的巨大改進外，157 nm CA抗蝕[5]也在了重大發展，以跟上ITRS路線圖的步伐。設計157納米的高分辨率光刻膠是一個困難的挑戰，因為空氣和大多數碳氫化合物在這個波長下具有很強的吸收能力。
光譜研究導緻觀察高氟化碳氫化合物和矽基矽氧烷提供最好的希望所需的透明度設計一個有效的157納米光刻膠，這些類的材料已迅速成為該領域的各種研究活動。
十字線增強技術（RET）
半導體行業将光刻工具推到了電路的最小特征尺寸小于可以通過掩模投射出來的光的波長的地步。接近曝光工具的分辨率極限的列印會導緻嚴重的光學接近效應，這是由于在圖像形成過程中沒有更高的衍射階數造成。這些影響會嚴重限制對臨界次元（CD）的控制。對于深亞波長設計，曝光波長和最小特征CD之間的增大間隙通過十字線增強技術（RET）進行部分橋接。
RET通常包括三種不同的變化，每一種都針對掩模上波前的實體特性之一。波的方向通過設計特殊的照明器（離軸照明，OAI）來控制，波前振幅通過改變孔徑大小和形狀（光學和過程校正，OPC）來控制，局部波前相位通過改變材料特性或在掩模表面的蝕刻結構來控制（相移掩模，PSM）。
OAI的目的是将光以一定的角度引導到十字線上，進而獲得衍射圖樣的位移，進而消除衍射的零階。光刻中常用兩種類型：交替孔徑PSM和嵌入式衰減PSM。
雖然有許多類型的PSM，但它們都采用了相同的基本概念，由Levenson 介紹的原始版本很好地說明了它，這裡用它來介紹這個主題。添加到掩模中的移位器材料能夠将相鄰圖案中的光的相位改變180°，進而導緻破壞性的幹擾器。
在晶圓上印刷布局，接近分辨率限制，受到同樣的等密偏置、拐角圓和線端縮短等現象的影響。這些現象是由于應用OPC 可以顯著降低光學接近效應。OPC的目标是提供最小的矽圖像與繪制布局的标稱偏差，特别是在關鍵區域。
總結：
這兩種方法都增加了掩模設計的複雜性。例如，一個90 nm的微處理器已經需要200g的資料來描述它的22到25個掩碼。另一個問題是由于對口罩中的缺陷的檢查和修複。對于更複雜的面具，發現和修複一個顯著的缺陷就像在加州這麼大的地區打籃球一樣。
參考文獻:
[1]《相移口罩薄膜》，杜邦中央研究和杜邦光模公司，真空和薄膜，THS出版集團，GARCIA，P.F.，休斯，G.，法國，R.H.，托拉迪，雷諾，G.，DICU，1999年9月14-21日。
[2]《相位掩模政策：線空間模式》，IBM研究部門，利文森，醫學博士，阿爾馬登研究中心，聖何塞，加州。
[3]《157 nm光刻技術回顧》，IBM出版社。貝茨，等人，& Dev.，第45卷，第5期，2001年9月。
