来源:时间: 2024-09-30
光刻机系统不断突破光学精密机械材料等领域技术瓶颈,德州仪器TI光刻机各个系统也在不断优化升级
随着制程工艺的演进,光刻机各个系统也在不断优化升级,双工件台技术与浸液技术相继被采用。 德州仪器TI在前道工序集成电路制造方面,主要采用的都是紫外线光刻工艺,包括深紫外 DUV 和极紫外 EUV。而在早些年,半导体制程工艺还没演进到 180nm 节点,那时的光刻精度没现在这么高,也不需要用到 DUV 和 EUV,采用的是接触/接近式光刻机(Aligner),扫描投影/重复步进光刻机(Stepper)。当制程工艺发展到 0.25 微米后,步进扫描式光刻机(Scanner)的扫描曝光视场尺寸与曝光均匀性更具优势,逐步成为主流光刻设备(DUV 和 EUV)。其利用 26mm x 8mm 的狭缝,采用动态扫描的方式(掩模版与晶圆片同步运动),可以实现 26mm x 33mm 的曝光场。当前曝光场扫描完毕后,转移至下一曝光场,直至整个晶圆曝光完毕。为了满足不断提升的性能指标要求,光刻机的各个组成系统不断突破光学、精密机械、材料等领域的技术瓶颈,实现了多项高精尖技术的融合。最近这几年,在 EUV 光刻系统中,光源的重要性似乎更加凸出,也受到了更多关注。通过配置不同类型的光源(i 线、KrF、ArF,EUV),步进扫描光刻机可以支持所有集成电路制程节点,但为满足最先进制程的要求,每一代步进扫描光刻机都历经了重大技术升级,例如:步进扫描式光刻机 26mm x 8mm 的静态曝光场相对较小,降低了物镜系统制造的难度;但其工件台与掩模台反向运动的动态扫描方式,德州仪器TI提升了对运动系统的性能要求。 从 DUV 到 EUV自 1990 年 SVGL 公司推出 Micrascan I 步进扫描光刻机以来,光刻机产业就进入了 DUV 时代,一直到 7nm 芯片量产,DUV 都是市场的统治者。在这一过程中,DUV 技术也在不断演进,以满足制程工艺的发展要求。例如,越先进的制程,其线宽越小,这就需要光刻机具有更高的曝光分辨率,为了提升分辨率,要不断提高光刻机物镜的数值孔径(NA),并采用波长更短的光源,另外,浸没式光刻系统也是一大发明,它通过在物镜镜头和晶圆之间增加去离子水来增大折射率,达到了提升分辨率的效果。当制程工艺发展到 22nm 时,必须引入新的方法才能进一步提升光刻的分辨率,多重曝光技术诞生。多重曝光技术有多种类型,包括:双重曝光(DE),曝光-固化-曝光-刻蚀(LFLE),双重曝光(LELE),三重曝光(LELELE),自对准多重曝光(SAMP)。多重曝光是把原来一层光刻图形拆分到两个或多个掩模版上,以实现图像密度的叠加,这样就实现了比光刻机极限分辨率更小的图形。例如,用 DUV 加上四重曝光技术(SAQP)进行多次曝光处理,可使制程工艺水平由双重曝光(SADP)的 40nm 提升到 20nm。