剖析***的種類與原理

對于一個企業(yè)來說，最核心的競爭力是人才和技術。***是芯片制造工藝中的重要一環(huán)，也是我國集成電路產業(yè)發(fā)展的基礎技術和核心設備，在一定程度上決定了我們對集成電路產業(yè)能否做出突破以及掌握核心技術。中國作為全球最大的半導體市場之一，在***的研究和制造方面投入了大量資金和人力資源，但與世界先進水平仍有很大差距。中國雖然在技術上處于領先地位，但在市場開發(fā)力度上與國外仍有一定差距。在此背景下，我們需要從國家層面制定更加系統(tǒng)的產業(yè)規(guī)劃方案，加大資金投入和政策扶持力度，加快培養(yǎng)高端***技術人才和關鍵零部件制造能力。

那我們現(xiàn)在就來聊聊***，這個東西對我們有多重要呢？如果說一個東西能讓我們的國家在半導體領域中處于世界領先地位，那么在這個領域中，***就是那個必不可少的關鍵設備。

***的種類繁多，根據(jù)曝光原理不同，***可以分為直寫式、掩膜式、離子束光刻（也稱為離子束）、掩膜反射式光刻和自組裝***等。這些光刻方法在不同領域應用廣泛，包括半導體和集成電路制造，以及納米加工等。從曝光原理上看，直寫式就是利用硅片表面不平整而形成的“光隧道”，將待加工零件直接印在硅片表面上；掩膜版則是利用光刻膠在特定材料中的化學鍵合在硅片表面上，用來掩蔽待加工表面。此外從光源上看，還有極紫外光（EUV）、深紫外光（DLP）和軟X射線等。

目前，用于集成電路制造的***有兩種：半導體***和光學（光刻）***。下面將分別介紹這兩種***的相關知識。半導體***是根據(jù)芯片制造的工藝和設備來劃分的，可以分為：193納米濕法光刻、 DUV、 ArF+ ALD等技術路線，以及傳統(tǒng)的干法光刻等技術路線。

***的種類與介紹

光刻技術是指通過掩模的工藝將線路設計好，然后把需要寫入的信息通過光學系統(tǒng)轉化為相應的信號，再通過掩模版上所做的特殊設計，以達到設計要求，將需要寫入的信息復制到待加工零件上的技術。

***是半導體芯片制造過程中重要的設備之一。

其工作原理是：利用電磁場或光等作用產生與待處理圖形相關的幾何圖形，再用光信號對圖形進行顯影來實現(xiàn)芯片結構與工藝要求。

光刻技術有兩種：掩模版前處理和***后處理（又稱曝光或 EUV）。

目前，主流應用為掩模版前處理；而先進封裝和先進制造則需要***后處理（EUV），用于芯片制造。

一、接觸式光刻

接觸式光刻的原理是：

接觸式***是利用刻蝕劑在被制造材料表面上形成圖形。

-刻蝕劑是一種含有化學活性基團的物質，用于溶解已在光刻加工過程中形成的光刻膠。

-在***與被刻蝕材料表面之間，會形成化學鍵合。

-由于化學鍵合，光刻膠與被刻蝕材料間會產生接觸而無法通過光刻工藝進行分離。

-因為化學鍵合不可能在一塊芯片上進行，因此需要兩塊或者更多的晶圓，這是光刻工藝的一大挑戰(zhàn)。

-接觸式光刻技術已成為了主流集成電路制造設備之一。

二、***類型

根據(jù)使用的光源，***可分為單色光刻（無掩模）、雙色光刻（有掩模）、多色***和深亞微米***四大類。

根據(jù)光源的不同，***可以分為單色與雙色***。

單色光刻（無掩模）：波長短至400 nm，可通過掃描隧道顯微鏡進行掃描。

多色***：波長介于300至400 nm，曝光次數(shù)可在1至10次之間，且可選擇不同波長光源。

在***類型中，單色光刻和雙色光刻是最基本的兩種類型；另外還有深亞微米光刻儀和納米光刻系統(tǒng)等類型。

三、曝光原理

光源發(fā)出的光經(jīng)過光刻鏡頭，將光能轉變?yōu)殡娦盘柾ㄟ^電子線路傳輸?shù)焦庠?，?jīng)光源和透鏡組的反射和折射后進入***的玻璃基板。

光源在玻璃基板上形成反射光線，經(jīng)鏡片反射入人眼睛里。

***對光線進行分析，計算出圖像位置信息（如：像素點坐標）和曝光距離（如：光學分辨率）并寫入相應的存儲單元里。

曝光時，由兩塊不同大小的硅片組成。

通過光柵刻蝕技術和樹脂包覆硅片，形成具有特定形狀、尺寸及性能水平的掩模表面，以達到工藝要求，并可獲得具有一定形狀、尺寸及性能水平的晶圓加工用掩模表面。

四、光源類型

1.光源類型：包括紫外線、電子束（電子束、離子束等）、等離子體、X射線；

2.光束的波長：短波長光束（<200 nm），長波長光束（>1000 nm）；

3.光束的方向性：平面（<90°角度，45°或90°角度）、空間角（60°至100°或60°至120度）；

4.光源的均勻性：光源不均勻會影響光刻膠的均勻性。

5.光源的能量：高能量光線被發(fā)射到介質中；低能量光線被反射回光束中。

6.光束直徑：用于曝光的光束直徑不能太小，不然會使圖形變得非常粗糙。

7.光強分布：高光強有利于提高圖形質量，反之會降低圖形質量。

五、放大技術——鏡頭放大和光刻系統(tǒng)放大

鏡頭放大是一種將光刻系統(tǒng)的分辨率提高一倍以上的技術。

當光學元件被設置為放大鏡頭時，其在光信號作用下將會產生更大的光能。

這種技術稱為光刻系統(tǒng)放大（OLE）。

OLE可通過光學系統(tǒng)的設計來實現(xiàn)，也可通過機械機構或電子系統(tǒng)進行控制。

OLE有多種形式，通常包括：光學系統(tǒng)，透鏡或反射鏡；電子控制裝置；光電元件；機械裝置。

目前大多數(shù)采用光學 OLE，其中一種稱為 EOM的更先進工藝已應用于許多 OLE中。

六、光刻距離的計算方法

通過測量曝光區(qū)域和光刻膠的反射率，可以計算出光刻距離。

在實際生產中，對于半導體集成電路，光刻間距通常是根據(jù)需要調整的，這就需要利用一些簡單的方法計算出光刻膠與基板之間的距離。

計算公式：

Etcher–曝光位置– Etcher–投影半徑–U2=(2+1)

（2）計算：

[equivalent gamma depth]=[lg gamma depth]-[rm (lg)+[rm (n)]-[lg (n-1)]，其中 rm是曝光波長。

七、***未來的技術

光刻工藝發(fā)展至今，也經(jīng)歷了由2D到3D的轉變，從40 nm到7 nm的進化速度很快，但2D***的精度在不斷地提高。

而隨著技術的發(fā)展，更高分辨率和更高頻率的***也將會出現(xiàn)，如：

?更快、更低功耗（每秒一幀）的光刻工藝；

?高分辨率和高靈敏度（每秒1幀）；

?低成本（價格低廉）；

?多通道（可以達到8個通道同時曝光）；

?超寬曝光范圍（小于300 nm至1000 nm）；

?掃描速率、掃描速度及重復精度等多種指標滿足需求。