来源:时间: 2024-11-14
整个半导体产业仍然在摩尔定律的指导下发展,德州仪器TI扫描式光刻机、浸没式光刻机
摩尔假设单位面积内可容纳的晶体管数量大约每两年翻一番,这成为半导体产业发展的重要规律,即摩尔定律。随着时间的推移,整个半导体产业仍然在摩尔定律的指导下发展。光刻技术是半导体产业的核心技术,决定了摩尔定律是否继续有效。在光刻机的发展中,在曝光方式上,光刻机从接触式曝光机开始,经过接近式曝光机、投影式光刻机、步进式光刻机、步进扫描式光刻机、浸没式光刻机,到现在的极紫外(EUV)光刻机。在曝光光源上,研究人员不断探索如何在光刻机上应用更短波长的光,以制造更小的片上电路。首先,20世纪80年代,汞灯发出的波长为436纳米(nm)的蓝光被用作光刻机的光源,可以实现1微米的临界尺寸。随后,光源波长达到 365 nm,被称为汞 i 线,将特征尺寸推向 220 nm。20 世纪 80 年代中期,激光开始使用,德州仪器TI光刻技术进入深紫外(DUV)时期。深紫外光刻(DUVL)开始在半导体工业中发挥越来越重要的作用,波长为 193 nm 的 ArF 准分子激光器和波长为 248 nm 的 KrF 准分子激光器在工业上广泛用作曝光光源,F2 准分子激光器可以提供波长为 157 nm 的光,但到 2003 年,由于光刻胶和掩模材料的限制,157 nm 被认为是继 193 nm 之后光学光刻不切实际的下一步,通过引入折射率 >1 的浸没液,193 nm 浸没式光刻取代了 157 nm 光刻浸没式光刻技术带来了数值孔径(NA)大于1的投影光学系统。先进半导体材料光刻技术公司(ASML)生产的NXT:2050i是目前最先进的采用浸没式光刻技术的DUV光刻机,NA为1.35,分辨率可达38纳米,虽然DUVL机器可以通过多重曝光技术将线宽缩小到7-5纳米,但如果要获得更小的线宽,DUVL已经达到了极限。采用EUV作为光源的极紫外光刻(EUVL)成为研究的重点,其波长为13.5纳米。ASML的EUVL机器NXE:3600D可以达到13纳米的分辨率,具有5-3纳米逻辑节点的制造能力。作为下一代光刻技术,ASML和卡尔蔡司正在开发NA=0.55的高NA EUV曝光系统。