大视场投影光刻镜头中哪些因素会直接影响大视场?
一般的光刻工艺都要经历硅片表面清洗干燥、底部涂覆、旋涂光刻胶、软烤、对准曝光、后烤、显影、硬烤、刻蚀等过程。
光刻就是用光制作图案(工艺);
在硅片表面涂胶,然后将掩膜版上的图案转移到光刻胶上,将器件或电路结构暂时“复制”到硅片上的工艺。
高端投影光刻机分为步进投影和扫描投影光刻机两种。分辨率通常在几十纳米到几微米之间。高端光刻机被称为世界上最精密的仪器,全球有7000万美元的光刻机。高端光刻机堪称现代光学产业之花,其制造难度之大,全球只有少数几家公司能够制造。国外品牌主要是荷兰的阿斯麦(镜头来自德国)、日本的尼康(高端光刻机,英特尔曾经从它手里买过尼康)和日本的佳能。
位于中国上海的SMEE公司开发了具有自主知识产权的投影式中档光刻机,形成了产品系列,初步实现了国内外销售。目前,其他系列产品正在开发生产中。
用于生产线和R&D的低端光刻机是接近式和接触式光刻机,分辨率通常在几微米以上。主要有德国sus,美国MYCRO NXQ4006,中国品牌。
光刻机按照操作的简单程度一般分为三种,手动、半自动和全自动。
a手动:指对准的调整方式,即通过手动调整旋钮改变其X轴、Y轴和thita角度来完成对准,对准精度可想而知低;
b半自动:是指通过电轴可以根据CCD进行定位和调准;
c自动:指从基板上传下载,曝光时长和周期由程序控制。自动光刻机主要满足工厂对处理能力的需求,恩克优的NXQ8000系列一小时可以处理上百片晶圆。
紫外光源编辑
曝光系统的核心部件之一是紫外光源。
常见的光源分为:
紫外线(UV),G射线:436纳米;I线:365纳米
深紫外(DUV),KrF准分子激光:248纳米,ArF准分子激光:193纳米。
极紫外(EUV),10 ~ 15纳米
对光源系统的要求
A.它有一个合适的波长。波长越短,可以曝光的特征尺寸越小;波长越短,光刻的边缘越尖锐,刻蚀时对精度控制的要求就越高,因为衍射现象会更严重。]
B.有足够的能量。能量越大,曝光时间越短;
C.曝光能量必须均匀分布在曝光区域。【一般用光的均匀性或不均匀光的平行性的概念来衡量光是否均匀分布】
常用的紫外光源是高压弧光灯(高压汞灯),有很多尖锐的谱线,滤波后用G线(436 nm)或I线(365 nm)。
准分子激光器可用于波长较短的深紫外光源。比如KrF准分子激光器(248 nm)、ArF准分子激光器(193 nm)和F2准分子激光器(157 nm)等等。
曝光系统的功能主要包括:平滑衍射效果、实现均匀照明、滤波和冷光处理、实现强光照明和光强调节等。
对齐系统编辑
高精度对准系统的制造需要近乎完美的精密机械工艺,这也是国产光刻机所能匹配的技术难点之一。很多美国德国品牌的光刻机都有专门的专利机械工艺设计。比如mycon &;q光刻机采用全气动轴承设计专利技术,有效避免轴承机械摩擦带来的工艺误差。
对准系统的另一个技术问题是对准显微镜。为了增强显微镜的视野,很多高端光刻机都采用了LED照明。
有两套带聚焦功能的对准系统。主要是1对显微镜主体、目镜和物镜采用双目双视场对准(光刻机通常提供不同放大率的目镜和物镜供用户组合使用)。
CCD对准系统的作用是放大掩模和样品的对准标记,并在监视器上成像。
顾名思义,工件台是放置工件的平台,光刻工艺中最重要的工件就是掩膜版和衬底。
工作台是光刻机的关键部件,由掩模样品移动台(XY)、掩模样品相对移动台(XY)、旋转台、样品调平机构、样品聚焦机构、晶片承载台、掩模夹具和绘图掩模台组成。
其中,样品调平机构包括球座和半球。调平过程中,首先向球座和半球中通入加压空气,然后通过调焦手轮向上移动球座、半球和样品,使样品紧靠掩模调平样品,然后二位三通电磁阀切换到真空,锁紧球座和半球,保持调平状态。
样品聚焦机构由聚焦手轮、杠杆机构和上升直线导轨等组成。在调平上升过程中,初始焦点是聚焦的,调平完成后,样品和掩膜之间会产生一定的间隙,所以需要对焦点进行微调。另一方面,调平后需要分出一定的对准间隙,对焦点进行微调。
掩模台主要用于快速装卸,由燕尾导轨、定位挡块和锁紧手轮组成。
根据不同的样品和掩模尺寸来设计晶片台和掩模支架。
5绩效指数编辑
光刻机的主要性能指标有:支持衬底的尺寸范围、分辨率、对准精度、曝光方式、光源波长、光强均匀性、生产效率等。
分辨率是对光刻所能达到的最细线精度的描述。
光刻的分辨率受到光源衍射的限制,因此受到光源、光刻系统、光刻胶和工艺的限制。
对准精度是多层曝光期间层间图案的定位精度。
曝光方式分为接触接近、投影和直写。
曝光光源的波长有紫外、深紫外、极紫外,光源有汞灯、准分子激光器等。
6曝光编辑
A.接触印刷:掩模板与光刻胶层直接接触。曝光图形的分辨率与掩模板上图形的分辨率相当,设备简单。根据施力方式的不同,接触类型可分为软接触、硬接触和真空接触。
1.软接触是基片被托盘吸附(类似于旋涂机中的基片放置方式),掩膜覆盖在基片上;
2.硬接触是基片被气压(氮气)向上推,使其与掩膜接触;
3.真空接触是在掩模和基底之间抽空气,使它们更好地配合(想想对被子抽真空的方式)
软<硬<真空接触越紧密,分辨率越高。当然,真空接触越紧密,对掩膜和材料的损伤越大。
缺点:光刻胶污染掩模板;掩模板磨损易损坏,使用寿命很低(只能使用5 ~ 25次);容易积累缺陷;20世纪70年代,工业级接触暴露法已逐渐被淘汰。国产光刻机采用接触式曝光,光刻机中的开发机构无法提供工艺要求更高的非接触式曝光的产品。
b .近贴印刷:掩模板与光刻胶衬底层之间有微小间隙,间隙约为0 ~ 200μ m..可以有效避免掩模板与光刻胶直接接触造成的损伤,使得掩模和光刻胶衬底可以长时间使用;该掩模使用寿命长(可提高10倍以上),图形缺陷少。在现代平版印刷术中,最广泛使用的是邻近法。
C.投影印刷:通过使用光学系统收集掩模板和光刻胶之间的光来实现曝光。通常,掩模的尺寸将是要转移的图案的4倍。优点:分辨率提高;掩模板更容易制造;减少了缺陷对掩模板的影响。
投影曝光分类:
扫描项目打印。70年代末至80年代初,> 1μ m过程;掩模板1: 1,全尺寸;
步进-重复项目印刷(或称为步进器)。从1980年代末到1990年代,它从0.35微米(iline)到0.25微米(duv)不等。掩模的缩小比例为(4: 1),曝光视场)22×22mm(一次曝光可以覆盖的面积)。并且增加了棱镜系统的制造难度。
扫描步进工程印刷。从90年代末至今,一直用于≤ 0.18μ m的工艺中..使用6英寸的掩模以4: 1的比例曝光,曝光场为26×33毫米。优点:每次曝光视野增大;为硅晶片不平坦表面提供补偿;提高了整个硅片的尺寸均匀性。但同时,由于反向运动的需要,对机械系统的精度要求提高。