光学光刻学的发展
前言：
从20世纪60年代末，集成电路的线宽为5µm，直到今天，最小线宽达到70 nm，光学光刻已被广泛用于制造业。现代光刻始于20世纪80年代初，436nm（g线）能够分辨特征尺寸的1µm。到80年代中期，第一个在365纳米处打印的步进器开始可用，允许的尺寸为0.35µm。
目前，在大批量制造中使用的最先进的光刻工具，采用波长为248 nm和193 nm的深紫外（DUV）辐射来打印线宽分别小至130 nm和90 nm的特征。最近的DUV工具正处于开发的晚期，使用的辐射波长为157纳米。它们将使光学光刻技术能够打印出小至65纳米的特征。
光刻学的发展
光刻系统包括曝光工具、掩模、抗蚀剂、以及完成从掩模到抗蚀剂、然后到装置的图案转移的所有处理步骤。从一个波长到另一个波长的转变利用了光刻胶化学以及光学系统材料的变化，如透镜和掩模。
任何光刻胶都必须提供三个基本特性：曝光波长的高透明度，后续过程中的蚀刻电阻，以及进行有效的光化学转换的能力。从一个波长过渡到另一个波长需要改变光刻胶化学，以满足上述要求。近紫外技术主要采用重氮那喹酮基电阻剂。
但它们过度的不可泡吸收和DUV波长的低灵敏度，使它们不适合用于DUV区域。为了规避这种固有的灵敏度限制并提高抗蚀性的灵敏度，在1982年的中引入了化学放大（CA）抗蚀性的概念。
当PAG通过光化学分解暴露于光下时，PAG会产生少量的酸。在暴露后的烘烤（PEB）过程中，酸激活了抵抗剂中随后的一连串化学转化，导致聚合物的极性从亲脂性变为亲水性，使暴露区域可溶于碱性显影剂，如四甲基氢氧化铵（TMAH）。先前生成的酸在PEB过程中起到催化作用，几乎不被反应消耗。这导致了量子效率和曝光灵敏度的显著提高。
丙烯酸聚合物具有良好的分辨率，但缺乏耐蚀性。新的聚合物，称为环烯烃马来酸酐（COMA）发现提高了耐蚀性，但缺乏所需的分辨率。这导致了一种仍在进行的双重方法，即抵抗化学家在不降低丙烯酸抗阻剂的情况下提高抗蚀率，或在不牺牲蚀阻的情况下提高COMA抗蚀剂的分辨率。
除了193 nm抗蚀技术的巨大改进外，157 nm CA抗蚀[5]也在了重大发展，以跟上ITRS路线图的步伐。设计157纳米的高分辨率光刻胶是一个困难的挑战，因为空气和大多数碳氢化合物在这个波长下具有很强的吸收能力。
光谱研究导致观察高氟化碳氢化合物和硅基硅氧烷提供最好的希望所需的透明度设计一个有效的157纳米光刻胶，这些类的材料已迅速成为该领域的各种研究活动。
十字线增强技术（RET）
半导体行业将光刻工具推到了电路的最小特征尺寸小于可以通过掩模投射出来的光的波长的地步。接近曝光工具的分辨率极限的打印会导致严重的光学接近效应，这是由于在图像形成过程中没有更高的衍射阶数造成。这些影响会严重限制对临界维度（CD）的控制。对于深亚波长设计，曝光波长和最小特征CD之间的增大间隙通过十字线增强技术（RET）进行部分桥接。
RET通常包括三种不同的变化，每一种都针对掩模上波前的物理特性之一。波的方向通过设计特殊的照明器（离轴照明，OAI）来控制，波前振幅通过改变孔径大小和形状（光学和过程校正，OPC）来控制，局部波前相位通过改变材料特性或在掩模表面的蚀刻结构来控制（相移掩模，PSM）。
OAI的目的是将光以一定的角度引导到十字线上，从而获得衍射图样的位移，从而消除衍射的零阶。光刻中常用两种类型：交替孔径PSM和嵌入式衰减PSM。
虽然有许多类型的PSM，但它们都采用了相同的基本概念，由Levenson 介绍的原始版本很好地说明了它，这里用它来介绍这个主题。添加到掩模中的移位器材料能够将相邻图案中的光的相位改变180°，从而导致破坏性的干扰器。
在晶圆上印刷布局，接近分辨率限制，受到同样的等密偏置、拐角圆和线端缩短等现象的影响。这些现象是由于应用OPC 可以显著降低光学接近效应。OPC的目标是提供最小的硅图像与绘制布局的标称偏差，特别是在关键区域。
总结：
这两种方法都增加了掩模设计的复杂性。例如，一个90 nm的微处理器已经需要200g的数据来描述它的22到25个掩码。另一个问题是由于对口罩中的缺陷的检查和修复。对于更复杂的面具，发现和修复一个显著的缺陷就像在加州这么大的地区打篮球一样。
参考文献:
[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出版集团，GARCIA，P.F.，休斯，G.，法国，R.H.，托拉迪，雷诺，G.，DICU，1999年9月14-21日。
[2]《相位掩模策略：线空间模式》，IBM研究部门，利文森，医学博士，阿尔马登研究中心，圣何塞，加州。
[3]《157 nm光刻技术回顾》，IBM出版社。贝茨，等人，& Dev.，第45卷，第5期，2001年9月。
