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项目负责人或研究团队照片

项目负责人个人简介或研究团队介绍

项目负责人介绍:

林景全(1966-),男,教授,博士生导师,1999年于中科院长春光机所获博士学位,2000年中科院物理所博士后出站.2000-2016年先后在日本产业技术综合研究所,德国慕尼黑大学等单位从事研究工作.目前主持国家自然基金面上项目三项以及国际合作项目一项,国防973子课题一项以及其他省部级科研项目多项.以第一作者或通讯的身份在美国的应用物理快报(Appl.Phys.Lett.)等国外着名的学术杂志上发表论文五十余篇.获得日本专利两项.

研究团队介绍:

课题组所在的超快光学实验室,依托于长春理工大学理学院及长春理工大学国际纳米光子学研究中心,于2016年组建成立,2016年被评为吉林省高强度飞秒激光与物质相互作用优秀团队称号.现有教授2名,副教授1名,讲师1名.研究组内现有博士研究生9名,其中3名为外国留学生,硕士研究生20余名(图1为研究组成员的照片).近年来主要开展了极紫外光刻用激光等离子体光源,光电子光谱法对光刻掩膜进行缺欠在线检测,相干极紫外辐射,超快纳米尺度等离子体激元,飞秒激光材料表面功能微纳结构的制备,飞秒激光等离子体丝及应用,以及飞秒激光诱导击穿光谱以及等研究工作.

(项目负责人及研究团队介绍限一页)

文章编号

项目名称:激光等离子体极紫外光刻光源(二号)

项目成员:林景全*,孙长凯,窦银萍(四号)

项目承担单位:(长春理工大学理学院,吉林长春130022)(五号)

摘要:研究并讨论了下一代光刻的核心技术之一一激光等离子体极紫外光刻光源.简要介绍了欧美和日本等国极紫外光刻技术的发展概况,分析了新兴的下一代13.5nm极紫外光刻光源的现状,特别讨论了国内外激光等离子体极紫外光刻光源的现状,指出目前其存在的主要问题是如何提高光源的转化效率和减少光源的碎屑,同时概述了6.5-6.7nm极紫外光刻光源的最新研究工作.最后,介绍了课题组近年来在极紫外光源和极紫外光刻掩模缺陷检测方面开展的研究工作.(小五号)

关键词:极紫外光刻,激光等离子体,转换效率,碎屑

中图分类号:TP394.1,TH691.9文献标识码:Adoi:10.3788/CO.20160601.

Laser-producedplasmalightsourceforextremeultravioletlithography

LINJing-quan*,SUNChang-kai,DOUYin-ping

(CollegeofScience,ChangchunUniversityofScienceandTechnology,Changchun130022,China)

*Correspondingauthor,E-mail:linjingquan@cust.edu.

Abstract:Laser-producedplasma(LPP)extremeultravioletlithography(EUVL)lightsourceisoneofthecoretechnologiesofnextgenerationlithography(NGL).Ithasbeensuccessfullyappliedtosemiconductoroptoelectronicindustryandwillenergeticallypromoteintegratedchipintominiaturizationandintelligentialization.Inthispaper,abriefreviewisgiventothedevelopmentsituationoflithographytechnologyinEurope,AmericaandJapan.Beinganewlyarisenresearchdirection,thestatusofnextgeneration13.5nmEUVLsourceisanalyzed,andespeciallytheresearchonEUVLsourcebaseduponLPPathomeandabroadisdescribedandanalyzedindetail.ThelatestresearchstatusonEUVLsourceat6.7nmisalsopresented.

Keywords:EUVL,LPP,ConversionEfficiency(CE),Debris

1引言(四号)

极紫外光刻技术(ExtremeUltravioletLithography,EUVL)是深紫外光刻(DeepUltravioletlithography,DUVL)向更短波长的自然延伸,本质上与现有的光学光刻十分相似.芯片光刻技术经历了从最早由汞弧光灯发出的可见波段(436nm)和紫外波段(365nm),到准分子激光发出的深紫外波段(248nm)和(193nm)的发展过程.随着生产技术的提高和实际市场的需求,要求半导体芯片在更小的尺寸上集成越来越多的功能,人们通过各种手段来延长和扩展现有的深紫外光刻技术,目前,Intel公司采用液体浸润式技术已经成功的把193nm技术应用于特征尺寸22nm的晶圆生产.但是,深紫外波段的光刻技术从物理层面看已经发展到了极限.所以研究能够制造出更小工艺线宽的光刻技术已经迫在眉睫.

光刻技术在半导体晶圆中可刻划出的最小线宽d可表示为d等于k/NA,其中为使用的曝光波长,NA为光学系统的数值孔径,k是与生产工艺相关的技术常数.最直接有效缩短线宽工艺的手段就是减小光刻中的曝光波长.目前,下一代光刻(Next-generationLithography,NGL)技术方案有以下几种:一种是使用更短深紫外波长的157nm,一种是使用极紫外波段的13.5nm,还有一种方案是使用X射线波段的0.4nm,甚至使用更短波长的电子或离子束激光.157nm的深紫外技术可以无缝衔接现有的193nm技术,但从它的波段位置看,若继续引入,则马上将面临再次升级的要求,因而发展前景不容乐观,而更短波段的X射线和原子,离子束激光技术有太多要解决的理论和技术难题,发展还很不成熟,所以从现阶段的技术成熟度来看,极紫13.5nm技术最有潜力接替现有193nm光刻技术,大幅度地提高芯片的生产工艺,推进特征尺寸进入10nm甚至更短[1].

极紫外光刻的概念形成起始于1988年.其后,美国,欧洲和日本等国家对其在基本理论,技术难点和投入工业生产等进行了多方面的研究工作.国际上着名的大公司(包括Intel,Cannon,Nikon,Hitachi,Samsung,Philip,ASML和Cymer等),国立研究机构(如美国的LawrenceLivermore,LawrenceBerkeley,Sandia,日本的产综研,法国的CEA等)以及许多知名的大学都投入了相当的技术力量进行极紫外光刻技术的研究.美国起步阶段的极紫外光刻技术研究是在能源部的三个实验室,Sandia国家实验室(SNL),Livermore国家实验室(LLNL),Berkley国家实验室(LBNL),AT&,T公司和部分大学主导下进行的,到1997年,Intel公司成立了包括AMD,Motorola,Micron,Infineon和IBM的EUVLLC,并与由LBNL,LLNL和SNL组成的国家技术实验室(VNL)签订了EUVL联合研发协议(CRADA).目前美国共有超过50个单位,包括国立实验室,大学,公司,集成电路公司和协调机构参与了EUVL的研发工作.在欧洲,与EUVL相关的研究工作起步于1996年,主要项目有4个,约110个研究单位参与,其中比较重要的项目为MEDEA和MOREMOORE.日本的EUVL研究工作开始于1998年,并于2002年6月成立EUVL系统研究协会(EUVA),目的是加速日本公司的EUVL研发工作和有效地管理EUVL研发项目[2].

典型的极紫外光刻系统主要由极紫外光源,收集系统和投射曝光系统几部分组成.由于极紫外光在介质中存在强烈吸收,使得原有的常规折射光学系统很难再应用于这个波段的光刻技术中,EUVL的光学系统整体必须采用反射式设计,且需安置到真空腔室里.收集系统主要由两种不同元素原子间隔叠放组成的多层膜反射镜构成.投射曝光系统将收集到的极紫外光通过反射式的掩模携带要蚀刻的电路信息后,经过一系列缩放处理,最终投射到晶圆上进行曝光生产.

世界各国经过了大量的研发工作后,在紫外光刻方面已经取得重要的工作进展.目前Intel,ASML及Nikon公司都已分别研制出低产量的极紫外光刻演示样机.

极紫外光源&

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