SSB500系列步进投影光刻机

光电技术应用及发展展望

光电技术应用及发展前景 43年前，世界上第一台红宝石激光器诞生。那是的人们可能还没有意识到，由这台激光器引发、孕育出的光电技术将会给人类的生活带来翻天覆地的变化。随着光电子技术的发展，当今社会正在从工业社会向信息社会过渡，国民经济和人们生活对信息的需求和依赖急剧增长，不仅要求信息的时效好、数量大，并且要求质量高、成本低。在这个社会大变革时期，光电子技术已经渗透到国民经济的每个方面，成为信息社会的支柱技术之一。总之，光电子技术具有许多优异的性能特征，这使得它具有很大的实用价值。而今天，光电子产业已经成为了21世纪的主导产业之一，光电子产业的参天大树上也结出了丰富的果实，它们包括但不限于光通信、光显示、光存储、影像、光信号、太阳能电池等，也可以简单地把现在的光电子产业分为信息光电子（光纤光缆、光通讯设备等）、能量光电子（激光器、激光加工成套设备、测控仪表、激光医疗设备等）和娱乐光电子（VCD、DVD等）等方面。而本文将介绍光电子技术在以下几个领域的应用前景： 光通信： 目前，光通信网络行业进入高速发展期，以光纤为技术基础的网络通信现在已经覆盖了许多地区，我国的光通信技术也走在世界前沿。2011年，武汉邮科院在北京宣布完成“单光源1-Tbit/s LDPC 码相干光OFDM 1040公里传输技术与系统实验”，这一传输速率是目前国内商用最快速率（40Gb/s）的25倍。十年发展，光通信商用水平的最高单通道速率增长16倍，最大传输容量增长160倍。2005年，邮科院实现了全球率先实现在一对光纤上4000万对人同时双向通话。2011年7月29日，该院在全球率先实现一根光纤承载30.7Tb/s信号的传输，可供5亿人同时在一根光纤上通话，再次刷新了世界纪录。而正在研制中的科技开发项目，有望在2014年实现12.5亿对人同时通话。这一技术打破了美国在该领域保持的单光源传输世界纪录。在2012年的中国光博会上，新技术新产品层出不穷。随着“宽带中国”上升为国家战略，中国得天独厚的优势将使光通信制造企业信心十足。通过对各技术分支专利的分析看出，光传输物理层PHY和光核心网OCN已相对成熟和大规模商用，PHY作为各类网络传输技术的基础，既有相对成熟、淡出主流研究视野的部分，也有业界正致力于寻求最佳方案的技术点；无光源网络PON技术作为世界普遍应用的接入网技术，在“光纤到户”、“三网融合”等概念家喻户晓的今天，已成为各国基础设施建设投资中不可或缺的一部分；分组传输网PTN既是新兴技术，又得到了相对广泛的商用，其在移动回传中的应用使其成为下一代移动通信网络建设中的一种较优的可选方案，同时相应技术标准正在争议中发展，其技术发展将带来难以估量的商机；智能交换光网络ASON技术和全光网AON技术是光通信网络技术中的前沿技术，目前处于研发的活跃期。 此外，复旦大学近期研发的可见光通讯技术也是光通信的发展前景之一，通过给普通的LED 灯泡加装微芯片，使灯泡以极快的速度闪烁，就可以利用灯泡发送数据。而灯泡的闪烁频率达到每秒数百万次。通过这种方式，LED灯泡可以快速传输二进制编码。但对裸眼来说，这样的闪烁是不可见的，只有光敏接收器才能探测。这类似于通过火炬发送莫尔斯码，但速度更快，并使用了计算机能理解的字母表。使用标准的LED照明灯，哈斯与他的同事戈登·波维创建的研究小组已经达到了两米距离的130兆比特每秒的传输速度。随着白炽灯、荧光灯逐渐退出市场并被LED取代，未来任何有光的地方都可以成为潜在的LiFi数据传输源。想象一下这样的场景：在街头，利用路灯就可以下载电影；在家里，打开台灯就可以下载歌曲；在餐厅，坐在有[4]灯光的地方就可以发微博；即便是在水下，只要有灯光照射就可以上网。LiFi另一个巨大的好处是在任何对无线电敏感的场合都可以使用，比如飞机上、手术室里等。光显示：

步进投影光刻机及其常见故障分析

步进投影光刻机及其常见故障分析 摘要：本文主要针对步进投影光刻机及其常见故障展开深入研究，先阐述了投 影光刻机的结构、曝光系统等等，然后就又提出了几点常见故障，并采取了相应 的解决方法，如圆片传输故障、曝光光源故障、淹模板传输故障、圆片出台故障，通过以上方法，能够使其常见的故障更好地解决。 关键词:步进投影；光刻机；常见故障；分析 引言：在半导体器件制造中，离不开投影光刻工艺，而为了使其投影光刻工 艺技术顺利完成，最重要的设备之一就是步进投影光刻机。对投影光刻机进行分析，主要是由美国研制出来，并投入使用，此光刻机其特点为有着较高的性价比，而且具有一定的兼容性。随着设备制造厂商的不断发展，投影光刻机已经朝着紫 外光刻和侵没式光刻机的方向发展。而在半导体工艺设备中，对于投影光刻机设 备来说，其具有一定的复杂性和紧密性，而且所涉及到的学科知识也比较多。 一、投影光刻机的结构 （一）圆片传输系统 在圆片传输系统中，主要有两个单元，这两个单元分别为传输单元和预对准 单元。对于圆片传输单元进行分析，所组成的机构有很多，分别为片盒升降机构、取片机械手、下片机构等等。对于圆片对准单元进行分析，所组成的结构也比较多，分别为标记传感器、圆片定中机构和圆片旋转机构等等。 在此系统中，其主要的功能对于曝光的圆片来说能够起着重要的作用，主要 就是在预对准系统下，将所曝光圆片的标记进行找到，并对此中心进行定位，当 完成找平工作之后，在工作台中，将其圆片放置在此工作台中，切忌要放在的位 置必须要曝光。 （二）曝光系统 对于投影光刻机进行分析，最重要的结构就是曝光系统，在曝光系统中，可 以将此系统进行细分，在细分的过程中，可分为的系统比较多，如照明系统、对 准系统和圆片工作台等等。其中在照明系统中，组成部分比较多，有灯室、控制 模块、干涉滤光片、聚光镜等等。 对于照明系统来说，其功能为能够将其光源提供给曝光，其中对提供的光源 在波长和强度上，具有一定的特定性，在能量方面，比较均匀。 二、步进投影光刻机及其常见故障解决策略 （一）圆片传输故障 在圆片传输的过程中，常见的故障有两种，一种为对圆片的传输不能够顺利 执行，另一种为其平边不能够找平。首先对第一种故障进行分析，如果发生了这 种现象，在解决的过程中，首先在片盒中，对圆片的放平情况开展相应的检查工 作[1]。除此之外，这种现象发生直接关系到电路处理，需要我们在电路板散热风 扇组中，对其转动的情况进行检查，如果在检查的过程中，发现此风扇不转，要 换掉购置一些新的，还有一点就是在圆片传输的过程中，其所控制的控制板开展 相应的检查工作。 其次，对另一种故障进行分析，为了此故障的发生，我们可以从平片传感器 红外光二级管能量入手，对此能量开展相应检测工作，为了促使其检测工作顺利 的开展，我们可以充分运用光强计，通过光强计进行检测，如果在检测的过程中，检测出没有能量，这时需要我们从红外二极管入手，对此管中的电源开展检查工

光电检测技术——激光扫描式光电自动对准(光刻机)

§4-4 激光扫描式光电自动对准（光刻机） 一、 硅片生产： 光刻工艺： 拉单晶（元筒）；切片（元片2英寸(inch)、3英寸(75mm)、4英寸(100mm)）；表面抛光（镜面）；光刻（电阻、电容、二极管、三极管、集成电路、MOEMS 、小机构）；切成小块。 最新报导(97.9.9)：15英寸375mm 硅片 电阻、电容、二极管、三极管、集成电路 掩模光刻 表面有光刻胶 远紫外 光曝光 渗杂 （只渗杂 图形部分） 光刻（十几次） X Y θ 对准

二、对准原理 左标记右标记

（1）一次扫描完成三维对准。 当21T T =及54T T =时则对准 （2）硅片相对掩模的偏差量（θ???,,y x ）[三者为0，则对准] 虚线表示掩模与硅片完全对准位置：则 ①对于单个标记 H P x 0=? HP y =? （1）

而： )/2L -(L L -)/2L (L '5455400=+==E E E P 2/)(]2/)[('2112100L L L L L BB P B --=-+== 2 '''2'''2' '000000PoE P B P B E P P B P B E B H P +-=-+=-= 4 22/)(2/)(5 4215421L L L L L L L L -+-=-+-= (2) 4) ()(2)/2L -(L )/2L -(L - 2''2'''5421542100L L L L E P P B E B HE HP -+--= +=+== = (3) 综合（1）、（2）、（3）式得 4 /)]()([4/)(54215421L L L L y L L L L x -+--=?-+-=? 设激光束扫过AB ，BC ，CD ，DE ，EF 之间的时间间隔分别为T 1，T 2，T 3，T 4，T 5，扫描速度V=2.6m/s ，则 V T T T T x 4) ()(5421-+-= ? （m ） (m) 4 ) ()(5412V T T T T y -+-= ? 这就是单个标记的偏移量 ②对于具有左、右标记的对准方式而言 硅片中心的偏移量及整体转角为： 20R L X X x ?+?= ? 2 0R L Y Y Y ?+?=? ]/)[(Sin -1L Y Y L R -?=?θ 硅片只需按这些误差，反向调整，

光刻技术及其应用的状况和未来发展

光刻技术及其应用的状况和未来发展 光刻技术及其应用的状况和未来发展1 引言 光刻技术作为半导体及其相关产业发展和进步的关键技术之一，一方面在过去的几十年中发挥了重大作用；另一方面，随着光刻技术在应用中技术问题的增多、用户对应用本身需求的提高和光刻技术进步滞后于其他技术的进步凸显等等，寻找解决技术障碍的新方案、寻找COO更加低的技术和找到下一俩代可行的技术路径，去支持产业的进步也显得非常紧迫，备受人们的关注。就像ITRS对未来技术路径的修订一样，上世纪基本上3～5年修正一次，而进入本世纪后，基本上每年都有修正和新的版本出现，这充分说明了光刻技术的重要性和对产业进步的影响。如图1所示，是基于2005年ITRS对未来几种可能光刻技术方案的预测。也正是基于这一点，新一轮技术和市场的竞争正在如火如荼的展开，大量的研发和开发资金投入到了这场竞赛中。因此，正确把握光刻技术发展的主流十分重要，不仅可以节省时间和金钱，同时可以缩短和用户使用之间的周期、缩短开发投入的回报时间，因为光刻技术开发的投入比较庞大。 2 光刻技术的纷争及其应用状况 众说周知，电子产业发展的主流和不可阻挡的趋势是"轻、薄、短、小"，这给光刻技术提出的技术方向是不断提高其分辨率，即提高可以完成转印图形或者加工图形的最小间距或者宽度，以满足产业发展的需求；另一方面，光刻工艺在整个工艺过程中的多次性使得光刻技术的稳定性、可靠性和工艺成品率对产品的质量、良率和成本有着重要的影响，这也要求光刻技术在满足技术需求的前提下，具有较低的COO和COC。因此，光刻技术的纷争主要是厂家可以提供给用户什么样分辨率和产能的设备及其相关的技术。 以Photons为光源的光刻技术 2.1 以Photons为光源的光刻技术 在光刻技术的研究和开发中，以光子为基础的光刻技术种类很多，但产业化前景较好的主要是紫外(UV)光刻技术、深紫外(DUV)光刻技术、极紫外(EUV)光刻技术和X射线(X-ray)光刻技术。不但取得了很大成就，而且是目前产业中使用最多的技术，特别是前两种技术，在半导体工业的进步中，起到了重要作用。 紫外光刻技术是以高压和超高压汞(Hg)或者汞-氙(Hg-Xe)弧灯在近紫外(350～450nm)的3条光强很强的光谱(g、h、i线)线，特别是波长为365nm的i线为光源，配合使用像离轴照明技术(OAI)、移相掩模技术(PSM)、光学接近矫正技术(OPC)等等，可为0.35～0.25μm的大生产提供成熟的技术支持和设备保障，在目前任何一家FAB中，此类设备和技术会占整个光刻技术至少50％的份额；同时，还覆盖了低端和特殊领域对光刻技术的要求。光学系统的结构方面，有全反射式(Catoptrics)投影光学系统、折反射式(Catadioptrics)系统和折射式(Dioptrics)系统等，如图2所示。主要供应商是众所周知的ASML、NIKON、CANON、ULTRATECH 和SUSS MICROTECH等等。系统的类型方面，ASML以提供前工程的l:4步进扫描系统为主，分辨率覆盖0.5～0.25μm：NIKON以提供前工程的1：5步进重复系统和LCD的1：1步进重复系统为主，分辨率覆盖0.8～0.35μm和2～0.8μm；CANON以提供前工程的1：4步进重复系统和LCD的1：1步进重复系统为主，分辨率也覆盖0.8～0.35μm和1～0.8μm；ULTRATECH以提供低端前工程的1：5步进重复系统和特殊用途(先进封装／MEMS／，薄膜磁头等等)的1：1步进重复系统为主；而SUSS MICTOTECH以提供低端前工程的l：1接触／接近式系统和特殊用途(先进封装／MEMS／HDI等等)的1：1接触／接近式系为主。另外，在这个领域的系统供应商还有USHlO、TAMARACK和EV Group等。 深紫外技术

第九章ASML步进式光刻机

第九章．步进扫描式光刻机 荷兰的光刻设备是全球最好的光刻设备制造商，光刻设备是芯片行业最主要，最关键也是最贵的设备，以下我们以 5500 为研究对象进行讨论，光刻机主要由光罩采集和存放系统，光罩扫描系统，硅片传输送系统，防振系统，硅片移动扫描系统，光照投影系统，光罩及硅片对准系统，温控系统，电器柜以及人机界面操作系统构。 本文主要对其核心组件加以介绍，内容包含曝光系统，光罩台（），晶圆台( )，防震系统( )，对准系统（）。 9.1野史： 17世纪1608年在伽利略发明望远镜之前，一个叫汉斯·利普塞尔荷兰眼镜商人发现用两块镜片可以看清远处的景物,受此启发,制造出了人类历史上第一架望远镜。之后此事传入伽利略耳中,他制造了更精确的望远镜,这一发明开始为科学服务。三百年过去了，荷兰人在半导体光刻领域依然保持了其不可动摇的地位。 9.2基础知识： 两个重要公式 1*波长 2*波长/（）

大代表成像系统能收集到更高阶的衍射级数，而高阶衍射光越多，图像细节越清晰，分辨率越好 R代表分辨率，R越小越好，说明分辨率高，然而R变小会引起聚焦深度的变小，所以后来就分别引入两个系数K1和K2，和材料等有关系。另外采用不同的照明方式也可以提高聚焦深度。 利用傅里叶光学变化，我们可以将光分解为0阶，1阶，3阶，5阶，7阶，阶数越高图象越清晰。 如何定义0阶，1阶和2阶曾，我们把从圆心到顶弧处的光波弧度最大处定义为0阶，0阶光强最强，同理由可得1阶。光罩间的间距越大，入射角越小，更容易捕捉成像。 从图9-5我们不难看出，光的衍射还取决于波长，采用短波长的光源可以减少衍射。从而提高分辨率。因为1*波长 由式（1）和式（2）可知，曝光波长的缩短可以使光刻分辨率线性提高，但同时会使焦深线性减少，由于焦深与数值孔径的平方成反比，增大投影物镜的数值孔径，所以在提高光刻分辨率的同时会使投影物镜的焦深急剧减少。由于硅片平整度误差，胶厚不均匀，调焦误差以及视场弯曲等因素的限制，投影物镜必须具备足够的焦深，离轴照明可以提高焦深。 9.3 曝光系统 用于提供不同的光学图象，提高分辨率，离轴照明可分为环行照明 四极照明和二极照明。

投影光刻机对准系统功能原理

投影光刻机对准系统功能原理 投影光刻机对准系统功能原理 1 对准系统简介 对准系统的主要功能就是将工件台上硅片的标记与掩膜版上的标记对准，其标记的对准精度能达到±0.4μm（正态分布曲线的3σ值）。因为一片硅片在一个工艺流程中的曝光次数可能达到30次，而对准精度直接影响硅片的套刻精度，所以硅片的对准精度非常的关键。 由于对准系统对硅片标记的搜索扫描有一定的范围，它在X方向和Y方向都只能扫描 ±44μm，所以硅片被传送到工件台上进行对准之前，需要在预对准工件台上先后完成两次对准，即机械预对准和光学预对准，以便满足精细对准的捕捉范围。注意：本文所提到的对准都是所谓的精细对准。 PAS2500/10投影光刻机对准系统主要由三个单位部分构成：照明（对准光源）部分，双折射单元和对准单元。这三个单元与掩膜版、硅片、以及投影透镜的相对位置如图1所示，在图中可以看出，对准系统中用了两个完全相同的光路，这是为了满足对准功能的需要。 1.1 对准系统的光学结构和功能 由于对准系统中的两条完全相同，所以在下面的介绍中只详细地阐述了其中的一条光路。在对准系统中，照明部分的主要部件就是激光发射器，它产生波长为633nm的线性极化光，避免在硅片对准的过程中使硅片被曝光（硅片曝光用的光为紫外光）。然后对准激光将通过一系列的棱镜和透镜进入双折射单元，该激光将从双折射单元底部射出，通过曝光的投影透镜照到硅片的标记上；而经过硅片表面的反射后由原路返回，第二次经过双折射单元，由双折射单元的顶部射出，再经过聚焦后对准到掩膜版的标记上。 在对准单元内，硅片的标记图象和掩膜版标记的图象同时通过一个调制器后，将被聚焦到一个Q-CELL光电检测器上。此调制器是用来交替传送两个极化方向的硅片标记图象，Q-CELL 光电检测器将对硅片的标记的每个极化方向图象分别产生一个电信号，由此产生的电信号的振幅取决于该极化方向硅片标记的图象与掩膜版标记图象在Q-CELL的显示比例。 硅片上的对准标记如图2所示，标记分为四个象限，每个象限有8μm或8.8μm的对准条，其中有两个象限的对准条用来对准X向，另外两个象限用来对准Y向。而Q-CELL光电检测器的每一个单元对应标记的一个象限，当在Q-CELL检测器的每一个单元中，两个极化方向的标记图象的能量都相等的时候，就表明硅片与掩膜版的标记完全对准了。从图1中可以看到对准光束在经过对准单元的时候被分成了两束，一束激光将通过调制器到达Q-CELL 光电检测器，而另一束激光则以视频的形式反馈到操作台。通过操作台上的视频监视器可以直观的看到标记的移动和对准不同标记时位置的相对变化。虽然是两个不同极化方向的硅片标记与掩膜版标记同时对准，但是由于它们是同步的，彼此之间几乎看不到有何不同，所以只有一个极化图象被显示。 1.2 对准系统的电路部分 对准系统的电路部分主要的功能是： 1、产生一个信号去驱动光学调制器。 2、处理Q-CELL光电检测器产生的信号。 光学调制器的驱动：该调制器信号要求频率为50Hz的正弦信号，其振幅要求能满足对最大的Q-CELL检测信号起调制作用。 Q-CELL检测信号的处理：在对准的时候，工件台将首先沿X轴向缓慢地带动E-CHUCK上的硅片移动，进行X轴向对准，当硅片标记上X向光栅与对应的掩膜版上X向光栅对准时，

先进封装投影光刻机

摘要:随着先进封装技术的发展,对光刻的要求(cd均匀性、套刻精度等)将逐渐提高,当硅片尺寸逐渐增大到8英寸乃至12英寸时,步进投影式光刻机更具吸引力。ss b500系列先进封装步进投影式光刻机经过优化设计与改良,逐步具备良好的bump等工艺适应性,并开始进入集成电路先进封装市场。作为精密而复杂的半导体制造设备,本文以实测数据表明ss b500/10a已实现良好的整机性能。 关键词:先进封装;投影光刻机;关键尺寸(cd);套刻 1先进封装技术与先进封装光刻机 光刻技术是影响先进封装工艺品质的关键因素之一,尽管后道光刻技术与前道并无本质区别,但相比于前道光刻技术仍然需考虑厚胶(15~120μm)、减薄或加厚硅片、无专用对准标记等特殊的生产条件,以及适应电镀工艺等特殊的生产工艺。目前,用于先进封装工艺的光刻设备主要有接近/接触式光刻机和1x步进投影式光刻机,它们都采用了宽波带曝光及基于机器视觉的对准技术,而步进投影式光刻机在cd均匀性、套刻精度、生产效率、成品率等方面的优势使其在先进封装工艺中扮演着越来越重要的角色。接近/接触式光刻机有着低成本的优势,而且有很大的工艺窗口,因此,适合厚胶光刻工艺、大剂量曝光。但是,接近/接触式在曝光大尺寸硅片时需要更大尺寸掩模(8/12英寸硅片分别需要9/14英寸掩模),导致掩模制造成本增加;需要更大功率的照明光源,导致汞灯更换成本增加。 当封装对光刻的要求(cd均匀性、套刻精度等)逐渐提高,硅片尺寸逐渐增大到8英寸乃至12英寸时,步进投影式光刻机将更具吸引力。同时,步进投影式光刻机同样可用于一些mems、生物芯片等特殊的先进封装工艺,以满足先进封装技术革新要求。国内上海微电子装备有限公司(smee)的ss b500系列先进封装步进投影式光刻机经过优化设计与改良,逐步具备良好的bump等工艺适应性,并开始进入集成电路先进封装市场。 2先进封装投影光刻机系统 2.1 设备架构 ss b500系列光刻机采用整体主动减振结构,隔振部分包括照明系统、投影物镜、掩模台、工件台、对准系统、调焦调平系统,同时光刻机采用密封腔体设计,腔体循环温度控制系统通过整体送风方式控制曝光环境温度、湿度、洁净度。 曝光单元使用大功率宽波带汞灯光源,双远心成像光路,投影物镜具有大共扼距,大成像视场,全对称结构,并且光源灯室、照明系统及投影物镜均配有独立的冷却降温装置,以保证更准确的局部工作环境温度。投影物镜可配置微动镜片,以进一步补偿像差,提高光学成像质量;投影物镜的下方装有保护膜,以有效保护镜片不受光刻胶挥发物质的污染。掩模台包含大行程驱动装置和精确定位微动台,进行4自由度的精确定位运动;大行程驱动装置位于精确定位微动台的上方,可驱动掩模支架使掩模在两个对应曝光图形的曝光工位之间移动切换,即掩模版上可平行布置两个曝光图形(最大支持尺寸为44 mm×44 mm);精确定位微动台分别由电机驱动其在x,y和rz方向精确定位。掩模台上安装了采集掩模温度信息的热敏元件、对掩模进行冷却的气冷元件及掩模冷却控制器,以保证掩模在大功率汞灯照射下仍保持极小的图形膨胀。工件台采用气浮导轨,平衡驱动,激光干涉仪测量系统,6自由度高精度伺服控制,以满足高产率、高套刻精度的系统要求。对准系统由左右两个对准分支构成,包含独立的照明光源和ttl 光学成像系统,同时实现掩模对准和硅片对准。由于对准系统采用亚像素图像处理算法,在保证对准精度的同时,还可自动捕获任意具有特征图形的硅片对准标记,即无需专门设计硅片对

SSB500系列步进投影光刻机

上海微电子装备有限公司 SSB500系列步进投影光刻机 国家重点新产品：SSB500步进投影光刻机 上海微电子装备有限公司（SMEE）主要致力于量产型IC制造、先进封装、3D-TSV、MEMS、OLED-TFT制造等领域的投影光刻机系列产品的研发、制造及销售，公司目前拥有600系列扫描光刻机、500系列步进光刻机、300系列步进光刻机、200系列投影光刻机以及半导体设备精密温度控制单元系列产品。 SSB500系列步进投影光刻机基于先进的步进光刻机平台技术，采用大视场、大焦深、高产率性能的全折射式投影物镜，面向IC后道封装、MEMS/NEMS制造领域，适用于Flip Chip工艺中常用的金凸块(Gold Bump)、焊料凸块(Solder Bump)、铜柱(Copper)，以及晶圆级封装(WLP)的重新再布线层(RDL)等先进封装工艺；通过选配背面对准模块，还可以适用于3D-TSV和MEMS等应用的双面光刻工艺。 500系列步进光刻机拥有五大技术优势： ?超大视场（44mm×44mm），实现高产率生产；大焦深，支持超厚胶(100um)曝光 ?高精度套刻能力，绝对套刻精度≤1um ?支持翘曲片曝光，并支持键合片曝光 ?多种背面对准配置，配备红外并支持可见光直接测量 ?高精度温度控制能力，实现高能量曝光条件下的稳定生产 主要性能指标： SMEE始终关注客户需求和产业技术趋势，秉持极致服务、精益求精的态度，全天候、全方位、全身心地为客户提供优质产品和技术服务，在帮助客户成长的过程中实现自身成长。

地址：上海市浦东张江高科技园区张东路1525号邮编：201203 电话：86-21-51315131-1047 传真：86-21-58969020 网址：https://www.wendangku.net/doc/d110756252.html,

Nikon光刻机对准系统功能原理

Nikon光刻机对准系统功能原理 投影光刻机对准系统功能原理 1 对准系统简介 对准系统的主要功能就是将工件台上硅片的标记与掩膜版上的标记对准，其标记的对准精度能达到±0.4μm （正态分布曲线的3σ值）。因为一片硅片在一个工艺流程中的曝光次数可能达到30次，而对准精度直接影响硅片的套刻精度，所以硅片的对准精度非常的关键。 由于对准系统对硅片标记的搜索扫描有一定的范围，它在X方向和Y方向都只能扫描±44μm，所以硅片被传送到工件台上进行对准之前，需要在预对准工件台上先后完成两次对准，即机械预对准和光学预对准，以便满足精细对准的捕捉范围。注意：本文所提到的对准都是所谓的精细对准。 PAS2500/10投影光刻机对准系统主要由三个单位部分构成：照明（对准光源）部分，双折射单元和对准单元。这三个单元与掩膜版、硅片、以及投影透镜的相对位置如图1所示，在图中可以看出，对准系统中用了两个完全相同的光路，这是为了满足对准功能的需要。 1.1 对准系统的光学结构和功能 由于对准系统中的两条完全相同，所以在下面的介绍中只详细地阐述了其中的一条光路。在对准系统中，照明部分的主要部件就是激光发射器，它产生波长为633nm的线性极化光，避免在硅片对准的过程中使硅片被曝光（硅片曝光用的光为紫外光）。然后对准激光将通过一系列的棱镜和透镜进入双折射单元，该激光将从双折射单元底部射出，通过曝光的投影透镜照到硅片的标记上；而经过硅片表面的反射后由原路返回，第二次经过双折射单元，由双折射单元的顶部射出，再经过聚焦后对准到掩膜版的标记上。 在对准单元内，硅片的标记图象和掩膜版标记的图象同时通过一个调制器后，将被聚焦到一个Q-CELL光电检测器上。此调制器是用来交替传送两个极化方向的硅片标记图象，Q-CELL光电检测器将对硅片的标记的每个极化方向图象分别产生一个电信号，由此产生的电信号的振幅取决于该极化方向硅片标记的图象与掩膜版标记图象在Q-CELL的显示比例。 硅片上的对准标记如图2所示，标记分为四个象限，每个象限有8μm或8.8μm的对准条，其中有两个象限的对准条用来对准X向，另外两个象限用来对准Y向。而Q-CELL光电检测器的每一个单元对应标记的一个象限，当在Q-CELL检测器的每一个单元中，两个极化方向的标记图象的能量都相等的时候，就表明硅片与掩膜版的标记完全对准了。从图1中可以看到对准光束在经过对准单元的时候被分成了两束，一束激光将通过调制器到达Q-CELL光电检测器，而另一束激光则以视频的形式反馈到操作台。通过操作台上的视频监视器可以直观的看到标记的移动和对准不同标记时位置的相对变化。虽然是两个不同极化方向的硅片标记与掩膜版标记同时对准，但是由于它们是同步的，彼此之间几乎看不到有何不同，所以只有一个极化图象被显示。 1.2 对准系统的电路部分 对准系统的电路部分主要的功能是： 1、产生一个信号去驱动光学调制器。 2、处理Q-CELL光电检测器产生的信号。 光学调制器的驱动：该调制器信号要求频率为50Hz的正弦信号，其振幅要求能满足对最大的Q-CELL检测信号起调制作用。 Q-CELL检测信号的处理：在对准的时候，工件台将首先沿X轴向缓慢地带动E-CHUCK上的硅片移动，进行X轴向对准，当硅片标记上X向光栅与对应的掩膜版上X向光栅对准时，将产生一个对准电信号，该信号以中断信号的形式输入计算机，X向对准的两个象限光栅都将产生其各自的中断信号。当产生中断信号的同时，计算机将记录下此时工件台的位置。在X向对准的时候，一个标记中两个象限的光栅同时参与，在每个象限中光栅条纹之间的间距是一个恒定的常数，但是这两个象限的光栅条纹间距并不相同，如图2所示。在对准扫描的过程中，每一个象限中的每一条光栅条纹都将会产生各自的一个中断信号，由于两个象限的光栅条纹间距不同，所以在扫描的时候只能有一个点将同时产生两个中断信号，而这个点就是在X

光刻技术新进展

光刻技术新进展 刘泽文李志坚 一、引言 目前，集成电路已经从60年代的每个芯片上仅几十个器件发展到现在的每个芯片上可包含约10亿个器件，其增长过程遵从一个我们称之为摩尔定律的规律，即集成度每3年提高4倍。这一增长速度不仅导致了半导体市场在过去30年中以平均每年约15%的速度增长，而且对现代经济、国防和社会也产生了巨大的影响。集成电路之所以能飞速发展，光刻技术的支持起到了极为关键的作用。因为它直接决定了单个器件的物理尺寸。每个新一代集成电路的出现，总是以光刻所获得的线宽为主要技术标志。光刻技术的不断发展从三个方面为集成电路技术的进步提供了保证：其一是大面积均匀曝光，在同一块硅片上同时作出大量器件和芯片，保证了批量化的生产水平；其二是图形线宽不断缩小，使用权集成度不断提高，生产成本持续下降；其三，由于线宽的缩小，器件的运行速度越来越快，使用权集成电路的性能不断提高。随着集成度的提高，光刻技术所面临的困难也越来越多。 二、当前光刻技术的主要研究领域及进展 1999年初,0.18微米工艺的深紫外线(DUV)光刻机已相继投放市场,用于 1G位DRAM生产。根据当前的技术发展情况，光学光刻用于2003年前后的0.13微米将没有问题。而在2006年用到的0.1微米特征线宽则有可能是光学光刻的一个技术极限，被称为0.1微米难关。如何在光源、材料、物理方法等方面取得突破，攻克这一难关并为0.07，0.05微米工艺开辟道路是光刻技术和相应基础研究领域的共同课题。

在0.1微米之后用于替代光学光刻的所谓下一代光刻技术（ＮＧＬ）主要有极紫外、Ｘ射线、电子束的离子束光刻。由于光学光刻的不断突破，它们一直处于"候选者"的地位，并形成竞争态势。这些技术能否在生产中取得应用，取决于它们的技术成熟程度、设备成本、生产效率等。下面我们就各种光刻技术进展情况作进一步介绍。 1．光学光刻 光学光刻是通过光学系统以投影方法将掩模上的大规模集成电路器件的结 构图形"刻"在涂有光刻胶的硅片上，限制光刻所能获得的最小特征尺寸直接与光刻系统所能获得的分辨率直接相关，而减小光源的波长是提高分辨率的最有效途径。因此，开发新型短波长光源光刻机一直是国际上的研究热点。目前，商品化光刻机的光源波长已经从过去的汞灯光源紫外光波段进入到深紫外波段（DUV），如用于0.25微米技术的KrF准分子激光（波长为248纳米）和用于0.18微米技术的ArF准分子激光(波长为193纳米)。 除此之外，利用光的干涉特性，采用各种波前技术优化工艺参数也是提高光刻分辨率的重要手段。这些技术是运用电磁理论结合光刻实际对曝光成像进行深入的分析所取得的突破。其中有移相掩膜、离轴照明技术、邻近效应校正等。运用这些技术，可在目前的技术水平上获得更高分辨率的光刻图形。如1999年初Canon公司推出的FPA-1000ASI扫描步进机，该机的光源为193纳米ArF，通过采用波前技术，可在300毫米硅片上实现0.13微米光刻线宽。 光刻技术包括光刻机、掩模、光刻胶等一系列技术，涉及光、机、电、物理、化学、材料等多个研究领域。目前科学家正在探索更短波长的F2激光（波长为157纳米）光刻技术。由于大量的光吸收，获得用于光刻系统的新型光学及掩模衬底材料是该波段技术的主要困 难。

第九章.ASML 步进扫描式光刻机

第九章．ASML 步进扫描式光刻机 荷兰ASML的光刻设备是全球最好的光刻设备制造商，光刻设备是芯片行业最主要，最 关键也是最贵的设备，以下我们以ASML PAS 5500 为研究对象进行讨论，ASML光刻机 主要由光罩采集和存放系统，光罩扫描系统，硅片传输送系统，防振系统，硅片移动扫描 系统，光照投影系统，光罩及硅片对准系统，温控系统，电器柜以及人机界面操作系统构。本文主要对其核心组件加以介绍，内容包含曝光系统，光罩台（Reticle Stage），晶圆台(Wafer Stage )，防震系统(Air Mount)，对准系统（Alignment）。 9.1野史： 17世纪1608年在伽利略发明望远镜之前，一个叫汉斯·利普塞尔荷兰眼镜商人发现用两 块镜片可以看清远处的景物,受此启发,制造出了人类历史上第一架望远镜。之后此事传入伽利略耳中,他制造了更精确的望远镜,这一发明开始为科学服务。三百年过去了，荷兰人在半导体光刻领域依然保持了其不可动摇的地位。 9.2基础知识： 两个重要公式 R=K1*波长/NA DOF=K2*波长/（NA）

NA大代表成像系统能收集到更高阶的衍射级数，而高阶衍射光越多，图像细节越清晰，分辨率越好 R代表分辨率，R越小越好，说明分辨率高，然而R变小会引起DOF聚焦深度的变小， 所以后来就分别引入两个系数K1和K2，和材料等有关系。另外采用不同的照明方式也可 以提高聚焦深度。 利用傅里叶光学变化，我们可以将光分解为0阶，1阶，3阶，5阶，7阶，阶数越高图 象越清晰。 如何定义0阶，1阶和2阶曾，我们把从圆心到顶弧处的光波弧度最大处定义为0阶，0阶 光强最强，同理由可得1阶。光罩间的间距越大，入射角越小，更容易捕捉成像。 从图9-5我们不难看出，光的衍射还取决于波长，采用短波长的光源可以减少衍射。从而 提高分辨率。因为R=K1*波长/NA 由式（1）和式（2）可知，曝光波长的缩短可以使光刻分辨率线性提高，但同时会使焦深 线性减少，由于焦深与数值孔径的平方成反比，增大投影物镜的数值孔径，所以在提高光 刻分辨率的同时会使投影物镜的焦深急剧减少。由于硅片平整度误差，胶厚不均匀，调焦 误差以及视场弯曲等因素的限制，投影物镜必须具备足够的焦深，离轴照明可以提高焦深。 9.3 ASML曝光系统 Pupil shaping module用于提供不同的光学图象，提高分辨率，离轴照明可分为环行照明 四极照明和二极照明。

光刻机的技术原理和发展趋势

光刻机的技术原理和发展趋势 王平0930******* 摘要： 本文首先简要介绍了光刻技术的基本原理。现代科技瞬息万变，传统的光刻技术已经无法满足集成电路生产的要求。本文又介绍了提高光刻机性能的关键技术和下一代光刻技术的研究进展情况。 关键字：光刻；原理；提高性能；浸没式光刻；下一代光刻 引言： 光刻工艺直接决定了大规模集成电路的特征尺寸，是大规模集成电路制造的关键工艺。作为光刻工艺中最重要设备之一，光刻机一次次革命性的突破，使大模集成电路制造技术飞速向前发展。因此，了解光刻技术的基本原理，了解提高光刻机性能的关键技术以及了解下一代光刻技术的发展情况是十分重要的。本文就以上几点进行了简要的介绍。 光刻技术的基本原理： 光刻工艺通过曝光的方法将掩模上的图形转移到涂覆于硅片表面的光刻胶上，然后通过显影、刻蚀等工艺将图形转移到硅片上。 1、涂胶 要制备光刻图形，首先就得在芯片表面制备一层均匀的光刻胶。截止至2000年5月23日，已经申请的涂胶方面的美国专利就达118项。在涂胶之前，对芯片表面进行清洗和干燥是必不可少的。目前涂胶的主要方法有：甩胶、喷胶和气相沉积，但应用最广泛的还是甩胶。甩胶是利用芯片的高速旋转，将多余的胶甩出去，而在芯片上留下一层均匀的胶层，通常这种方法可以获得优于+2%的均匀性（边缘除外）。胶层的厚度由下式决定： 式中：F T为胶层厚度，ω为角速度，η为平衡时的粘度，ρ为胶的密度，t为时间。由该式可见，胶层厚度和转速、时间、胶的特性都有关系，此外旋转时产生的气流也会有一定的影响。甩胶的主要缺陷有：气泡、彗星（胶层上存在的一些颗粒）、条纹、边缘效应等，其中边缘效应对于小片和不规则片尤为明显。

2020光刻机现状及发展研究报告

2020年光刻机行业发展 研究报告 2020年

目录 1.光刻机行业概况及市场分析 (5) 1.1光刻机行业定义及现状介绍 (5) 1.2光刻机市场规模分析 (6) 1.3光刻机市场运营情况分析 (7) 2.光刻机行业发展趋势 (10) 2.1光刻机市场龙头集中，中低端市场广阔竞争激烈 (10) 2.2半导体产线升级为光刻设备带来更大需求 (10) 2.3技术和产品短板趋势明显 (11) 2.4用户体验提升成为趋势 (11) 2.5行业协同整合成为趋势 (11) 2.6低端市场新的价格战将不可避免 (12) 2.7生态化建设进一步开放 (12) 3.光刻机行业存在的问题分析 (13) 3.1高度依赖进口 (13) 3.2行业服务无序化 (13) 3.3供应链整合度低 (13) 3.4基础工作薄弱 (14) 3.5产业结构调整进展缓慢 (14) 3.6盈利点单一 (14) 3.7供给不足，产业化程度较低 (15)

4.光刻机行业政策环境分析 (16) 4.1光刻机行业政策环境分析 (16) 4.2光刻机行业经济环境分析 (16) 4.3光刻机行业社会环境分析 (16) 4.4光刻机行业技术环境分析 (17) 5.光刻机行业竞争分析 (18) 5.1光刻机行业竞争分析 (18) 5.1.1对上游议价能力分析 (18) 5.1.2对下游议价能力分析 (18) 5.1.3潜在进入者分析 (19) 5.1.4替代品或替代服务分析 (19) 5.2中国光刻机行业品牌竞争格局分析 (20) 5.3中国光刻机行业竞争强度分析 (20) 6.光刻机产业发展前景 (21) 6.1需求开拓 (21) 6.2延伸产业链 (21) 6.3新技术加持 (21) 6.4信息化辅助 (22) 6.5光刻机产业与互联网等产业融合发展机遇 (22) 6.6行业发展需突破创新瓶颈 (23) 7.光刻机产业投资分析 (25)

看懂光刻机-光刻工艺流程详解

看懂光刻机:光刻工艺流程详解 半导体芯片生产主要分为IC 设计、IC 制造、IC 封测三大环节。IC 设计主要根据芯片的设计目的进行逻辑设计和规则制定，并根据设计图制作掩模以供后续光刻步骤使用。IC 制造实现芯片电路图从掩模上转移至硅片上，并实现预定的芯片功能，包括光刻、刻蚀、离子注入、薄膜沉积、化学机械研磨等步骤。IC 封测完成对芯片的封装和性能、功能测试，是产品交付前的最后工序。 芯片制造核心工艺主要设备全景图 光刻是半导体芯片生产流程中最复杂、最关键的工艺步骤，耗时长、成本高。半导体芯片生产的难点和关键点在于将电路图从掩模上转移至硅片上，这一过程通过光刻来实现，光刻的工艺水平直接决定芯片的制程水平和性能水平。芯片在生产中需要进行20-30 次的光刻，耗时占到IC 生产环节的50%左右，占芯片生产成本的1/3。 光刻工艺流程详解 光刻的原理是在硅片表面覆盖一层具有高度光敏感性光刻胶，再用光线（一般是紫外光、深紫外光、极紫外光）透过掩模照射在硅片表面，被光线照射到的光刻胶会发生反应。此后用特定溶剂洗去被照射/未被照射的光刻胶，就实现了电路图从掩模到硅片的转移。 光刻完成后对没有光刻胶保护的硅片部分进行刻蚀，最后洗去剩余光刻胶，就实现了半导体器件在硅片表面的构建过程。 光刻分为正性光刻和负性光刻两种基本工艺，区别在于两者使用的光刻胶的类型不同。负性光刻使用的光刻胶在曝光后会因为交联而变得不可溶解，并会硬化，不会被溶剂洗掉，从而该部分硅片不会在后续流程中被腐蚀掉，负性光刻光刻胶上的图形与掩模版上图形相反。 在硅片表面构建半导体器件的过程 正性光刻与负性光刻相反，曝光部分的光刻胶会被破坏从而被溶剂洗掉，该部分的硅片没

光刻技术及其应用的现状与展望

光刻技术及其应用的现状与展望

1 引言 光刻技术作为半导体及其相关产业发展和进步的关键技术之一，一方面在过去的几十年中发挥了重大作用；另一方面，随着光刻技术在应用中技术问题的增多、用户对应用本身需求的提高和光刻技术进步滞后于其他技术的进步凸显等等，寻找解决技术障碍的新方案、寻找COO更加低的技术和找到下一俩代可行的技术路径，去支持产业的进步也显得非常紧迫，备受人们的关注。就像ITRS 对未来技术路径的修订一样，上世纪基本上3～5年修正一次，而进入本世纪后，基本上每年都有修正和新的版本出现，这充分说明了光刻技术的重要性和对产业进步的影响。2005年ITRS对未来几种可能光刻技术方案进行预测。也正是基于这一点，新一轮技术和市场的竞争正在如火如荼的展开，大量的研发和开发资金投入到了这场竞赛中。因此，正确把握光刻技术发展的主流十分重要，不仅可以节省时间和金钱，同时可以缩短和用户使用之间的周期、缩短开发投入的回报时间，因为光刻技术开发的投入比较庞大。 2 光刻技术的现状及其应用状况 众说周知，电子产业发展的主流和不可阻挡的趋势是“轻、薄、短、小”，这给光刻技术提出的技术方向是不断提高其分辨率，即提高可以完成转印图形或者加工图形的最小间距或者宽度，以满足产业发展的需求；另一方面，光刻工艺在整个工艺过程中的多次性使得光刻技术的稳定性、可靠性和工艺成品率对产品的质量、良率和成本有着重要的影响，这也要求光刻技术在满足技术需求的前提下，具有较低的COO和COC。因此，光刻技术的纷争主要是厂家可以提供给用户什么样分辨率和产能的设备及其相关的技术。 2.1 以Photons为光源的光刻技术 在光刻技术的研究和开发中，以光子为基础的光刻技术种类很多，但产业化前景较好的主要是紫外(UV)光刻技术、深紫外(DUV)光刻技术、极紫外(EUV)光刻技术和X射线(X-ray)光刻技术。不但取得了很大成就，而且是目前产业中使用最多的技术，特别是前两种技术，在半导体工业的进步中，起到了重要作用。

光刻技术历史与发展

光刻技术历史与发展 光刻工艺是集成电路最重要的加工工艺，他起到的作用如题金工车间中车床的作用，光刻机如同金属加工工车间的车床。在整个芯片制造工艺中，几乎每个工艺的实施，都离不开光刻的技束。光刻也是制造IC的最关键技术，他占芯片制造成本的35%以上。在如今的科技与社会发展中，光刻已经每年以百分之三十五的速度增长，他的增长，直接关系到大型计算机的运作等高科技领域，现在大型计算机的每个芯片上可以大约有10亿个零件。这就需要很高的光刻技术。如今各个大国都在积极的发展光科技束。光刻技术与我们的生活息息相关，我们用的手机，电脑等各种各样的电子产品，里面的芯片制作离不开光科技束。 在我们的日常生活中，也需要用到光刻技术制造的各种各样的芯片，最普通的就是我们手里的手机和电脑。如今是一个信息社会，在这个社会中各种各样的信息流在世界流动。而光刻技术是保证制造承载信息的载体。在社会上拥有不可替代的作用。 本论文的作用是向大家普及光刻的发展历史和光刻的发展方向，以及光刻的种类，每种光刻种类的优点和缺点。并且向大家讲述光刻的发展前景。在光刻这一方面，我国的专利意识稀薄，很多技术都没有专利，希望我辈能改变这个状况 Lithography process is the most important processing technology of integrated circuit, he play a role Such as the role of the lathe in machining shop, lithography as metalworking shop lathe. In the whole chip manufacturing technology, implementation of almost every process is inseparable from the lithography technology of beam. Lithography is the key technology of manufacturing IC, he war more than 35% of the chip manufacturing cost. In today's science and technology and social development, lithography has been growing at thirty-five percent a year, his growth, is directly related to the operation of large computer and other high-tech areas, large computer per chip can now has about 1 billion parts. This will require a very high lithography. Now the big countries are actively the development of light beam technology.Lithography is closely related to our life, we use the phone, all kinds of electronic products such as computer, the inside of the chip production