EUV光刻系統(tǒng)的發(fā)展歷經應用基礎研究至量產四個階段,其突破得益于多元主體協(xié)同創(chuàng)新和全產業(yè)鏈資源整合 [3]。截至2024年12月,EUV技術已應用于2nm芯片量產,但仍需優(yōu)化光源和光刻膠性能。下一代技術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。國內上海微電子裝備股份有限公司研制的紫外光刻機占據中端市場 [7]??蒲蓄I域***使用德國SUSS紫外光刻機(占比45%),國產設備在激光直寫設備中表現(xiàn)較好 [8]。在曝光過程中,需要對不同的參數和可能缺陷進行跟蹤和控制,會用到檢測控制芯片/控片(Monitor Chip)。江蘇耐用光刻系統(tǒng)批量定制
所有實際電子束曝光、顯影后圖形的邊緣要往外擴展,這就是所謂的“電子束鄰近效應。同時,半導體基片上如果有絕緣的介質膜,電子通過它時也會產生一定量的電荷積累,這些積累的電荷同樣會排斥后續(xù)曝光的電子,產生偏移,而不導電的絕緣體(如玻璃片)肯定不能采用電子束曝光。還有空間交變磁場、實驗室溫度變化等都會引起電子束曝光產生“漂移”現(xiàn)象。因此,即使擁有2nm電子束斑的曝 光 系統(tǒng),要曝光出50nm以下的圖形結構也不容易。麻省理工學院(MIT)已經采用的電子束光刻技術分辨率將推進到9nm。電子束直寫光刻可以不需要高新區(qū)直銷光刻系統(tǒng)量大從優(yōu)一個或多個噴嘴噴灑顯影液在硅片表面,同時硅片低速旋轉(100~500rpm)。
EUV光刻技術的發(fā)展能否趕得上集成電路制造技術的要求?這仍然是一個問題。當然,EUV光刻技術的進步也是巨大的。截止2016年,用于研發(fā)和小批量試產的EUV光刻機,已經被安裝在晶圓廠,并投入使用 [1]。EUV光刻所能提供的高分辨率已經被實驗所證實。光刻機供應商已經分別實現(xiàn)了20nm和14nm節(jié)點的SRAM的曝光,并與193i曝光的結果做了對比。顯然,即使是使用研發(fā)機臺,EUV曝光的分辨率也遠好于193i。14nm節(jié)點圖形的曝光聚焦深度能到達250nm以上。 [1]
電子束光刻基本上分兩大類,一類是大生產光掩模版制造的電子束曝光系統(tǒng),另一類是直接在基片上直寫納米級圖形的電子束光刻系統(tǒng)。電子束光刻技術起源于掃描電鏡,**早由德意志聯(lián)邦共和國杜平根大學的G.Mollenstedt等人在20世紀60年代提出。電子束曝光的波長取決于電子能量,電子能量越高,曝光的波長越短,大 體在10-6nm量級上,因而電子束光刻不受衍射極限的影響,所以電子束光刻可獲得接近于原子尺寸的分辨率。但是,由于電子束入射到抗蝕劑及基片上時,電子會與固體材料的原子發(fā)生“碰撞”產生電子散射現(xiàn)象,包括前散射和背散射電子,這些散射電子同樣也參與“曝光”,前散射電子波及范圍可在幾十納米,從基片上返回抗蝕劑中背散射電子可波及到幾十微米之遠。工作原理是通過光源、照明系統(tǒng)和投影物鏡將掩模圖案轉移至硅片,實現(xiàn)納米級曝光精度 [6-7]。
掃描投影曝光(Scanning Project Printing)。70年代末~80年代初,〉1μm工藝;掩膜板1:1,全尺寸;步進重復投影曝光(Stepping-repeating Project Printing或稱作Stepper)。80年代末~90年代,0.35μm(I line)~0.25μm(DUV)。掩膜板縮小比例(4:1),曝光區(qū)域(Exposure Field)22×22mm(一次曝光所能覆蓋的區(qū)域)。增加了棱鏡系統(tǒng)的制作難度。01:13步進掃描光刻機 芯片工程師教程掃描步進投影曝光(Scanning-Stepping Project Printing)。90年代末~至今,用于≤0.18μm工藝。采用6英寸的掩膜板按照4:1的比例曝光,曝光區(qū)域(Exposure Field)26×33mm。優(yōu)點:增大了每次曝光的視場;提供硅片表面不平整的補償;提高整個硅片的尺寸均勻性。但是,同時因為需要反向運動,增加了機械系統(tǒng)的精度要求。是對半導體晶片表面的掩蔽物(如二氧化硅)進行開孔,以便進行雜質的定域擴散的一種加工技術。高新區(qū)直銷光刻系統(tǒng)量大從優(yōu)
卡盤顆??仄–huck Particle MC):測試光刻機上的卡盤平坦度的芯片,其平坦度要求非常高;江蘇耐用光刻系統(tǒng)批量定制
c、水坑(旋覆浸沒)式顯影(Puddle Development)。噴覆足夠(不能太多,**小化背面濕度)的顯影液到硅片表面,并形成水坑形狀(顯影液的流動保持較低,以減少邊緣顯影速率的變化)。硅片固定或慢慢旋轉。一般采用多次旋覆顯影液:***次涂覆、保持10~30秒、去除;第二次涂覆、保持、去除。然后用去離子水沖洗(去除硅片兩面的所有化學品)并旋轉甩干。優(yōu)點:顯影液用量少;硅片顯影均勻;**小化了溫度梯度。顯影液:a、正性光刻膠的顯影液。正膠的顯影液位堿性水溶液。KOH和NaOH因為會帶來可動離子污染(MIC,Movable Ion Contamination),所以在IC制造中一般不用。江蘇耐用光刻系統(tǒng)批量定制
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