广州数字光刻 广东省科学院半导体研究所供应

第三代为扫描投影式光刻机。中间掩模版上的版图通过光学透镜成像在基片表面，有效地提高了成像质量，投影光学透镜可以是1∶1，但大多数采用精密缩小分步重复曝光的方式（如1∶10，1∶5，1∶4）。IC版图面积受限于光源面积和光学透镜成像面积。光学曝光分辨率增强等光刻技术的突破，把光刻技术推进到深亚微米及百纳米级。第四代为步进式扫描投影光刻机。以扫描的方式实现曝光，采用193nm的KrF准分子激光光源，分步重复曝光，将芯片的工艺节点提升一个台阶。实现了跨越式发展，将工艺推进至180~130nm。随着浸入式等光刻技术的发展，光刻推进至几十纳米级。第五代为EUV光刻机。采用波长为13.5nm的激光等离子体光源作为光刻曝光光源。即使其波长是193nm的1/14，几乎逼近物理学、材料学以及精密制造的极限。下一代光刻技术将探索更多光源类型和图案化方法。广州数字光刻

在光学光刻中，光致抗蚀剂通过光掩模用紫外光曝光。紫外接触式曝光机使用了较短波长的光（G线435nm，H线405nm，I线365nm）。接触光刻机属于这种光学光刻。掩膜版的制作则是通过无掩膜光刻技术得到。设计图案由于基本只用一次，一般使用激光直写技术或者电子束制作掩膜版，通过激光束在光刻胶上直接扫描曝光出需要的图形，在经过后续工艺，得到需要的掩膜版。激光直写系统包括光源，激光调制系统，变焦透镜，工件台控制系统，计算机控制系统等。广州硅材料刻蚀光刻主要利用的是光刻胶中光敏分子的单光子吸收效应所诱导的光化学反应。

随着光刻对准技术的发展，一开始只是作为评价及测试光栅质量的莫尔条纹技术在光刻对准中的应用也得到了更深层的开发。起初，其只能实现较低精度的人工对准，但随着细光栅衍射理论的发展，利用莫尔条纹相关特性渐渐也可以在诸如纳米压印光刻对准等高精度对准领域得到应用。莫尔条纹是两条光栅或其他两个物体之间，当它们以一定的角度和频率运动时，会产生干涉条纹图案。当人眼无法看到实际物体而只能看到干涉花纹时，这种光学现象就是莫尔条纹。L.Rayleigh对这个现象做出了解释，两个重叠的平行光栅会生成一系列与光栅质量有关的低频条纹，他的理论指出当两个周期相等的光栅栅线以一定夹角平行放置时，就会产生莫尔条纹，而周期不相等的两个光栅栅线夹角为零（栅线也保持平行）平行放置时，也会产生相对于光栅周期放大的条纹。

湿法刻蚀利用化学溶液溶解晶圆表面的材料，达到制作器件和电路的要求。湿法刻蚀化学反应的生成物是气体、液体或可溶于刻蚀剂的固体。包括三个基本过程：刻蚀、冲洗和甩干。湿法蚀刻的微观反应过程，首先溶液里的反应物利用浓度差通过扩散作用达到被蚀刻薄膜表面，然后反应物与薄膜表面的分子产生化学反应，并产生各种生成物，生成物通过扩散作用到达溶液中，随着溶液被排出。湿法蚀刻的影响因素分别为：反应温度，溶液浓度，蚀刻时间和溶液的搅拌作用。根据化学反应原理，温度越高，反应物浓度越大，蚀刻速率越快，蚀刻时间越短，搅拌作用可以加速反应物和生成物的质量传输，相当于加快扩散速度，增加反应速度。湿法蚀刻的影响因素分别为：反应温度，溶液浓度，蚀刻时间和溶液的搅拌作用。根据化学反应原理，温度越高，反应物浓度越大，蚀刻速率越快，蚀刻时间越短，搅拌作用可以加速反应物和生成物的质量传输，相当于加快扩散速度，增加反应速度。EUV光刻解决了更小特征尺寸的需求。

双面镀膜光刻是针对硅及其它半导体基片发展起来的加工技术。在基片两面制作光刻图样并且实现映射对准曝光，如果图样不是轴向对称的，往往需要事先设计图样成镜像关系的两块掩模板，每块掩模板用于基片一个表面的曝光，加工设备的高精度掩模—基片对准技术是关键。对于玻璃基片，设计对准标记并充分利用其透明属性，可以方便对准操作，提高对准精度。光学玻璃基片，表面光洁度不如晶圆，需要事先经过光学抛光的工艺处理。玻璃基片的透光性是个可利用的属性，物镜可以直接透过基片看到掩模板的对准标记。数字显微镜可以不断变焦观察掩模板和基片的对准情形，不再以关联物镜参照系的数字存储图像为基准，则调焦引起的物镜抖动对于对准精度不再发生作用。这就是玻璃基片的透明属性带来的好处。随着波长缩短，EUV光刻成为前沿技术。广州数字光刻

自动化光刻设备大幅提高了生产效率和精度。广州数字光刻

光源的稳定性对于光刻工艺的一致性和可靠性至关重要。在光刻过程中，光源的微小波动都可能导致曝光剂量的不一致，从而影响图形的对准精度和终端质量。为了确保光源的稳定性，光刻机通常采用先进的控制系统，实时监测和调整光源的强度和波长。这些系统能够自动补偿光源的波动，确保在整个光刻过程中保持稳定的输出功率和光谱特性。此外，对于长时间连续工作的光刻机，还需要对光源进行定期维护和校准，以确保其长期稳定性和可靠性！广州数字光刻