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類型分類：: 科普知識

數(shù)據(jù)分類：: 電阻加熱器

半導(dǎo)體行業(yè)-光刻工藝（十）

發(fā)布日期：2022-10-18 點(diǎn)擊率：68

來源 FindRF

對于每一種工藝的第一次光刻，對準(zhǔn)過程利用晶圓上的刻痕或平邊部分完成，它們設(shè)計(jì)用來指示晶圓的晶體方向并作為對位標(biāo)記。步進(jìn)機(jī)通常使用自動(dòng)激光干涉儀定位系統(tǒng)進(jìn)行光學(xué)式調(diào)整和對準(zhǔn)。

為了進(jìn)一步改進(jìn)圖像轉(zhuǎn)移的分辨率，工程師將掃描投影式曝光機(jī)和步進(jìn)機(jī)技術(shù)結(jié)合，發(fā)展出步進(jìn)掃描系統(tǒng)，這種系統(tǒng)目前被廣泛用于深業(yè)微米集成電路的制造。

因?yàn)閷鈱W(xué)、機(jī)械和電子系統(tǒng)的高精密度要求，步進(jìn)機(jī)在半導(dǎo)體生產(chǎn)中通常是最昂貴的單機(jī)制造工具。例如，對于300mm的晶圓，193nm掃描式曝光系統(tǒng)售價(jià)高達(dá)3000萬-4000萬美元。許多應(yīng)用于亞微米半導(dǎo)體制造的光刻膠，當(dāng)軟烘烤完成時(shí)就必須盡快曝光，否則曝光的分辨率就可能因?yàn)楣饪棠z內(nèi)的感光劑產(chǎn)生衰退而受到影響。因此在大部分生產(chǎn)中，步進(jìn)機(jī)與晶圓軌道系統(tǒng)內(nèi)的涂敷機(jī)和顯影機(jī)整合成一體。

1 曝光光源

光學(xué)光刻技術(shù)的曝光過程與相機(jī)底片的曝光類似。一張?jiān)陉柟庀屡臄z的照片比一張?jiān)跔T光下拍攝的照片需要較少的曝光時(shí)間，而且也能獲得較高的分辨率。因此高強(qiáng)度的光源有利于獲得高分辨率和高生產(chǎn)量。用來使光刻膠曝光的紫外線光源的波長是光學(xué)光刻技術(shù)中關(guān)鍵的因素。因?yàn)楣饪棠z只對紫外線部分的波長敏感，通常根據(jù)光刻膠的感光度和芯片關(guān)鍵圖形尺寸選擇曝光的波長，波長越短，圖形化的分辨率就越高。當(dāng)圖形尺寸縮小時(shí)，縮短曝光的波長能滿足圖形化分辨率的要求。有兩種光源被廣泛使用在光刻技術(shù)中：水銀燈管和準(zhǔn)分子激光。曝光的光源必須穩(wěn)定、可靠、可調(diào)整，且波長短、強(qiáng)度高、壽命長。

如果圖形尺寸大于2um，頻率較寬的（多重波長）水銀燈管就可以作為接觸式/接近式和投影式曝光機(jī)的光源。當(dāng)圖形尺寸縮小時(shí)，必須用單一波長的光源才能達(dá)到分辨率的要求。20世紀(jì)80年代與90年代，在亞微米光學(xué)光刻技術(shù)中，高壓水銀燈管曾經(jīng)是投影式系統(tǒng)和步進(jìn)機(jī)最常使用的紫外線光源。水銀紫外線燈管的光譜波長如下圖所示。G光線（G-line）與I光線（I-line）最常用于0.5um圖形和0.35um圖形的光學(xué)曝光，這些系統(tǒng)仍然用于先進(jìn)集成電路制造的后端工藝，其分辨率能滿足要求。

最小圖形尺寸為0.25-0.18um的光刻技術(shù)必須使用更知波長的光源。對于步進(jìn)機(jī)，波長為248的氟化氪（KrF）準(zhǔn)分子深紫外線（DUV）激光最常用于0．25um曝光技術(shù)的光源，它能圖形化小至0.13um的圖形。使用波長為193nm的氟化氬（ArF）準(zhǔn)分子激光步進(jìn)機(jī)，可以在集成電路生產(chǎn)中用于圖形化0.18-22um的圖形。由于193nm浸人式曝光技術(shù)的發(fā)展，157的氟（F2）準(zhǔn)分子激光的研發(fā)已經(jīng)無疾而終。最常使用的半導(dǎo)體光刻曝光光源列于下表中。

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