位置反馈技术在现代光刻工艺中的应用.doc
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1、位置反馈技术在现代光刻工艺中的应用光刻技术,顾名思义就是一种用光刻印的技术,它广泛应用于半导体制造行业以及许多其他纳米技术应用中;为适应当今微电子产品日趋微型化的趋势,相关应用领域越来越需要具备高生产能力的光刻设备。本文探讨了位置反馈技术在现代光刻工艺中的应用,以及最新光栅系统和传统激光尺系统各自的优势与潜能,这些特性为机器设计人员提供了极大的灵活性,使其能够探索如何在不影响性能的前提下最大程度地减少光刻设备的占地面积。半导体制造在光刻工艺中,通常首先在硅晶圆上沉积一层光敏性光致抗蚀剂材料(光刻胶)。然后,光束通过光掩模照射到晶圆上,以将掩模图形呈现在光刻胶上,再使用显影剂溶解掉经过曝光的光刻
2、胶区域。最后,选择性地在晶圆表面上的裸露区域内进行蚀刻或填充半导体、导电或绝缘材料。通过这种方式,便可构建出所需的多个微电子特征层(通常要进行大约30次光刻流程)(参见图1)。图1:显微镜下的硅晶圆浸没式扫描光刻机包含一套透镜系统,用于使光束穿过光掩模或“中间掩模”聚焦到半导体晶圆上。它还含有一组密封元件,可在物镜和半导体衬底之间封入一定体积的液体,由于液体的光线折射率高于空气,因此可以获得更高的光学分辨率和更小的特征尺寸。在浸没扫描中,光束保持固定,而由于透镜的倒置效应,光掩模和晶圆需沿相反方向运动。这需要将位置精确反馈到光掩模和晶圆运动平台上的控制致动器,以实现高精度的运动控制。可使光源以
3、一定频率闪烁,以便每次曝光晶圆上的不同区域。光掩模与晶圆衬底精确对准,使得每片掩模上的图案均可精确刻画到已经存在的蚀刻图形层上。这一步骤是制造集成电路(IC)的关键:晶圆和光掩模上的基准点自动对准,误差范围小于20 nm,具体取决于IC的特征尺寸,并修正X、Y和(旋转)方向上的偏置。每个平台的长距离增量式测量系统上都需使用直线光栅,以确保位置和速度都达到指定的精度。高精度光栅反馈使中间掩模和晶圆平台能够串联工作,实现以要求的覆盖精度执行计划扫描轨迹。激光尺和一些最先进的光栅可以满足这一半导体制造工艺的苛刻精度要求,例如雷尼绍的最新光栅VIONiC系列,其电子细分误差低至晶体管(TFT)是必不可
4、少的显示器元件,其临界尺寸(CD)接近3微米,在好几代制造工艺中都保持稳定。每一代新产品都可加工出更大的基板,因此必须提高生产率,实现通过单次曝光在基板的更大区域内形成电路图案。有人提出将多透镜系统作为问题解决方案,以覆盖更大区域。然而,FPD行业的一个重大挑战是制造和处理越来越大的光掩模,因为光掩模尺寸必须与基板尺寸成正比。无掩模投射系统逐渐流行,成为FPD生产中的替代技术。其中有这样一种技术,即使用空间光调制器(SLM)以类似于数字印刷的方式直接在基板上刻画图案。图2:空间光调制器 (SLM) 成像单元例如,一种并行光刻系统,如图3所示,包含呈并行阵列排布的一组SLM成像单元,每个单元又包
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- 位置 反馈 技术 现代 光刻 工艺 中的 应用
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