电离室

本文会先介绍一下关于光刻机的关键技术及原理
更新时间:2020-09-15 20:13 浏览:59 关闭窗口 打印此页

  Nikon作为世界上仅有的三家能够制造商用光刻机的公司之一,似乎在这个领域不被许多普通人知道,许多人只知道Nikon的相机做的好,却不知道Nikon光刻机同样享誉全球。

  而到了65nm以后,由于光源波长难于进一步突破,业界采用了浸入式技术,将等效的光源波长缩小到了134nm。不仅如此,在液体中镜头的NA参数也有了较大的突破。根据ASML产品数据信息,采用浸入技术之后,NA值由0.500.93发展到了0.851.35,从而进一步提高了分辨率。同时,在相移掩模(Phase-Shift Mask)和OPC(Optical Proximity Correction)等技术的协同助力之下,在光刻设备的光源不变的条件下,业界将工艺节点一直推进到了28nm。

  光源是光刻机核心之一,光刻机的工艺能力首先取决于其光源的波长。下表是各类光刻机光源的具体参数:

  合肥芯硕半导体有限公司成立与2006年4月,是国内首家半导体直写光刻设备制造商。该公司自主研发的ATD4000,已经实现最高200nm的量产。

  在65nm工艺及以前,工艺节点的数值几乎和光刻机的最高分辨率是一致的。由于镜头NA的指标没有太大的变化,所以工艺节点的水平主要由光源的波长所决定。ArF 193nm的波长可以实现的最高工艺节点就是65nm。

  Stepper是传统地一次性将整个区域进行曝光;而Scanner是镜头沿Y方向的一个细长空间曝光,硅片和掩模同时沿X方向移动经过曝光区动态完成整个区域的曝光。和Stepper相比,Scanner不仅图像畸变小、一致性高,而且曝光速度也更快。所以目前主流光刻机都是Scanner,只有部分老式设备依旧是Stepper。上表中如果没有特别注明,都是属于Scanner类型。

  上图显示了ASML公司近3年的研发方向和关注技术的时间变化趋势。通过了解过去3年内重点技术的专利战略,我们借此来分析ASML公司近来关注重点的变化。如H01L半导体器件的方面ASML的申请量下滑,可能意味着其已经完成了EUV光刻机半导体器件的设计;而G02B 光学元件及H05G X射线技术两个IPC分类下专利申请量的增加,也行意味着ASML还在改善光刻技术中光学组件的性能以及X射线的强度。

  所谓浸入技术,就是让镜头和硅片之间的空间浸泡于液体之中。由于液体的折射率大于1,使得激光的实际波长会大幅度缩小。目前主流采用的纯净水的折射率为1.44,所以ArF加浸入技术实际等效的波长为193nm/1.44=134nm。从而实现更高的分辨率。F2准分子激光之所以没有得以发展的一个重大原因是,157nm波长的光线不能穿透纯净水,无法和浸入技术结合。所以,准分子激光光源只发展到了ArF。

  工艺节点(nodes)是反映集成电路技术工艺水平最直接的参数。目前主流的节点为0.35um、0.25um、0.18um、90nm、65nm、40nm、28nm、20nm、16/14nm、10nm、7nm等。传统上(在28nm节点以前),节点的数值一般指MOS管栅极的最小长度(gate length),也有用第二层金属层(M2)走线的最小间距(pitch)作为节点指标的。

  特别是在极紫外光刻光学技术方面,极紫外光刻光学技术代表了当前应用光学发展最高水平,作为前瞻性EUV光刻关键技术研究,项目指标要求高,技术难度大、瓶颈多,创新性高,同时国外技术封锁严重。

  尽管它们装入或订购的光刻机型号不同,但它们来自同一个荷兰公司ASML。

  正

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