在曝光過程中,需要對不同的參數(shù)和可能缺陷進(jìn)行跟蹤和控制,會(huì)用到檢測控制芯片/控片(Monitor Chip)。根據(jù)不同的檢測控制對象,可以分為以下幾種:a、顆粒控片(Particle MC):用于芯片上微小顆粒的監(jiān)控,使用前其顆粒數(shù)應(yīng)小于10顆;b、卡盤顆粒控片(Chuck Particle MC):測試光刻機(jī)上的卡盤平坦度的**芯片,其平坦度要求非常高;c、焦距控片(Focus MC):作為光刻機(jī)監(jiān)控焦距監(jiān)控;d、關(guān)鍵尺寸控片(Critical Dimension MC):用于光刻區(qū)關(guān)鍵尺寸穩(wěn)定性的監(jiān)控;光刻系統(tǒng)按光源類型分為紫外(UV)、深紫外(DUV)、極紫外(EUV)、電子束及無掩模激光直寫等類別。常熟本地光刻系統(tǒng)規(guī)格尺寸
主要流程光復(fù)印工藝的主要流程如圖2:曝光方式常用的曝光方式分類如下:接觸式曝光和非接觸式曝光的區(qū)別,在于曝光時(shí)掩模與晶片間相對關(guān)系是貼緊還是分開。接觸式曝光具有分辨率高、復(fù)印面積大、復(fù)印精度好、曝光設(shè)備簡單、操作方便和生產(chǎn)效率高等特點(diǎn)。但容易損傷和沾污掩模版和晶片上的感光膠涂層,影響成品率和掩模版壽命,對準(zhǔn)精度的提高也受到較多的限制。一般認(rèn)為,接觸式曝光只適于分立元件和中、小規(guī)模集成電路的生產(chǎn)。非接觸式曝光主要指投影曝光。在投影曝光系統(tǒng)中,掩膜圖形經(jīng)光學(xué)系統(tǒng)成像在感光層上,掩模與晶片上的感光膠層不接觸,不會(huì)引起損傷和沾污,成品率較高,對準(zhǔn)精度也高,能滿足高集成度器件和電路生產(chǎn)的要求。但投影曝光設(shè)備復(fù)雜,技術(shù)難度高,因而不適于低檔產(chǎn)品的生產(chǎn)?,F(xiàn)代應(yīng)用**廣的是 1:1倍的全反射掃描曝光系統(tǒng)和x:1倍的在硅片上直接分步重復(fù)曝光系統(tǒng)。 [2]姑蘇區(qū)購買光刻系統(tǒng)按需定制其技術(shù)發(fā)展歷經(jīng)紫外(UV)、深紫外(DUV)到極紫外(EUV)階段,推動(dòng)集成電路制程不斷進(jìn)步 [3] [6]。
光刻系統(tǒng)SUSS是一種應(yīng)用于半導(dǎo)體制造領(lǐng)域的工藝試驗(yàn)儀器,其比較大基片尺寸為6英寸,可實(shí)現(xiàn)0.5μm的分辨率和1μm的**小線寬 [1]。該系統(tǒng)通過精密光學(xué)曝光技術(shù)完成微電子器件的圖形轉(zhuǎn)移,為集成電路研發(fā)和生產(chǎn)提供關(guān)鍵工藝支持。比較大基片處理能力:支持直徑6英寸的基片加工(截至2021年1月) [1]圖形分辨率:系統(tǒng)的光學(xué)成像系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)0.5μm的分辨率 [1]線寬控制:在標(biāo)準(zhǔn)工藝條件下能夠穩(wěn)定實(shí)現(xiàn)1μm的**小線寬加工 [1]該系統(tǒng)采用接觸式/接近式曝光原理,通過紫外光源實(shí)現(xiàn)掩模圖形向基片光刻膠的精確轉(zhuǎn)移。其精密對準(zhǔn)機(jī)構(gòu)可保證多次曝光時(shí)的套刻精度,適用于半導(dǎo)體器件研發(fā)階段的工藝驗(yàn)證和小批量試制。
EUV光刻系統(tǒng)的發(fā)展歷經(jīng)應(yīng)用基礎(chǔ)研究至量產(chǎn)四個(gè)階段,其突破得益于多元主體協(xié)同創(chuàng)新和全產(chǎn)業(yè)鏈資源整合 [3]。截至2024年12月,EUV技術(shù)已應(yīng)用于2nm芯片量產(chǎn),但仍需優(yōu)化光源和光刻膠性能。下一代技術(shù)如納米壓印和定向自組裝正在研發(fā)中 [6]。**光刻系統(tǒng)主要由荷蘭ASML、日本Nikon和Canon壟斷。國內(nèi)上海微電子裝備股份有限公司研制的紫外光刻機(jī)占據(jù)中端市場 [7]??蒲蓄I(lǐng)域***使用德國SUSS紫外光刻機(jī)(占比45%),國產(chǎn)設(shè)備在激光直寫設(shè)備中表現(xiàn)較好 [8]。納米級(jí)電子束光刻系統(tǒng)(如JEOL JBX-6300FS)維護(hù)需原廠或指定服務(wù)公司提供 [4]。
光刻機(jī)系統(tǒng)是材料科學(xué)領(lǐng)域的關(guān)鍵設(shè)備,通過光學(xué)成像原理將掩模版上的微細(xì)圖形精確轉(zhuǎn)移到光刻膠表面。系統(tǒng)配置1Kw近紫外光源與6V/30W顯微鏡燈適配器,配備氣動(dòng)防震臺(tái)保障精密操作環(huán)境,其技術(shù)參數(shù)截至2020年11月24日仍在使用 [1]。通過光化學(xué)反應(yīng)將掩模版上的圖形轉(zhuǎn)移至光刻膠上 [1]。系統(tǒng)采用光敏材料與精確曝光技術(shù)結(jié)合的方式完成圖形復(fù)制。(截至2020年11月24日更新數(shù)據(jù))1.光源系統(tǒng)輸出功率:1千瓦級(jí)近紫外光(NUV)配套適配器:6V直流供電,額定功率30W2.穩(wěn)定裝置光刻膠厚度控片(PhotoResist Thickness MC):光刻膠厚度測量;常州本地光刻系統(tǒng)量大從優(yōu)
科研領(lǐng)域使用德國SUSS紫外光刻機(jī)(占比45%),國產(chǎn)設(shè)備在激光直寫設(shè)備中表現(xiàn)較好 [8]。常熟本地光刻系統(tǒng)規(guī)格尺寸
由于193nm沉浸式工藝的延伸性非常強(qiáng),同時(shí)EUV技術(shù)耗資巨大進(jìn)展緩慢。EUV(極紫外線光刻技術(shù))是下一代光刻技術(shù)(<32nm節(jié)點(diǎn)的光刻技術(shù))。它是采用波長為13.4nm的軟x射線進(jìn)行光刻的技術(shù)。EUV光刻的基本設(shè)備方面仍需開展大量開發(fā)工作以達(dá)到適于量產(chǎn)的成熟水平。當(dāng)前存在以下挑戰(zhàn):(1)開發(fā)功率足夠高的光源并使系統(tǒng)具有足夠的透射率,以實(shí)現(xiàn)并保持高吞吐量。(2)掩模技術(shù)的成熟,包括以足夠的平面度和良率制**射掩模襯底,反射掩模的光化學(xué)檢測,以及因缺少掩模表面的保護(hù)膜而難以滿足無缺陷操作要求。(3)開發(fā)高靈敏度且具有低線邊緣粗糙度(LineEdgeRoughness,LER)的光刻膠。 [3]常熟本地光刻系統(tǒng)規(guī)格尺寸
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