關(guān)于光刻機(jī)的話題

清華大學(xué)老科協(xié)科普演講團(tuán)關(guān)于光刻機(jī)的話題從晶體管結(jié)構(gòu)到電路圖場效應(yīng)晶體管結(jié)構(gòu)nnP型硅源極S柵極G漏極D金屬鋁二氧化硅SGD（漏極）（柵極）（源極）晶體管示意圖反相器電路圖輸入輸出地電源從電路圖到掩模版反相器電路圖輸入輸出地電源電源輸出輸入地反相器版圖掩模版（一套）管芯硅片上金屬鋁的圖形硅片把掩膜版上的圖形做到硅片上掩模版1:1接觸式曝光機(jī)5:1投影式曝光機(jī)1:1接觸式曝光機(jī)用掩模板5:1投影式曝光機(jī)用掩模版兩種方式在整片硅片上獲得圖形硅片上的圖形制作圖形涉及到的關(guān)鍵設(shè)備和材料1在硅片上獲得薄膜——濺射臺、淀積設(shè)備……

2需要“掩模版”——制版機(jī)3需要“光刻膠”——轉(zhuǎn)移圖形必需的材料4需要對光刻膠曝光——“曝光機(jī)”（光刻機(jī)）5去掉不需要的薄膜——腐蝕液（濕法刻蝕）、

刻蝕機(jī)（干法刻蝕）淀積鋁膜涂光刻膠曝光掩模版紫外光顯影、烘膠刻蝕鋁膜去感光膠鋁膜用光刻工藝在硅片上制作金屬鋁的圖形不透光透光“圖形轉(zhuǎn)移工藝”——把掩模板上的圖形轉(zhuǎn)移到硅片上硅片上金屬鋁的圖形硅片上保護(hù)層的圖形圖形與圖形之間的對準(zhǔn)是工藝的難點(diǎn)掩模版1掩模版2淀積鋁膜涂光刻膠曝光掩模版紫外光顯影、烘膠刻蝕鋁膜去感光膠鋁膜國內(nèi)“光刻機(jī)”名稱的來源探究不透光透光復(fù)習(xí)“圖形轉(zhuǎn)移工藝”1:1接觸式曝光機(jī)掩模板1.早期的圖形轉(zhuǎn)移工藝使用“1:1接觸式曝光機(jī)”；3.早期采用濕法刻蝕工藝，沒有“刻蝕機(jī)”；2.早期把曝光工藝和刻蝕工藝合在一起，稱作“光刻”；4.實(shí)現(xiàn)“光刻”工藝的設(shè)備就是“光刻機(jī)”。光刻工藝后的硅片接觸式曝光工藝的缺點(diǎn)1掩模板上的圖形容易損壞；——降低了成品率；

2不能得到很細(xì)的線條——集成電路的水平上不去。投影式曝光機(jī)投影式曝光機(jī)同接觸式曝光機(jī)的差別1:1接觸式曝光機(jī)5:1投影式曝光機(jī)5:1縮小鏡頭掩模版硅片感光膠透鏡光源掩模版硅片感光膠從沙子到集成電路的制造過程移動(dòng)平臺掩模版1感光膠硅片縮小鏡頭用投影式曝光機(jī)在硅片做圖形曝光機(jī)硅片掩模版2移動(dòng)臺走一步兩圖形對準(zhǔn)打開快門關(guān)閉快門移動(dòng)臺走一步曝光機(jī)的中英文名稱差別英文：ContactPrinting

接觸式曝光機(jī)投影式曝光機(jī)中文：光刻機(jī)

英文：stepandrepeatlithographyaligner

中文現(xiàn)在新增的含義：光刻機(jī)

字面翻譯：分步重復(fù)印刷對準(zhǔn)機(jī)英文：lithography

原來表示：石版印刷術(shù)英文的Printing、aligner、lithography中沒有“刻蝕”的含義。英文的“刻蝕”是Etching集成電路的發(fā)展對圖形的要求集成度越來越高線條要求越來越細(xì)線條間距越來越窄圖形對準(zhǔn)精度越來越高集成電路圖形芯片面積越來越大功耗越來越小價(jià)格越來越低我國現(xiàn)在造不出高檔曝光機(jī)的原因——太難縮小鏡頭透鏡光源掩模版硅片感光膠載片臺（X、Y、Z、θ）光源1.波長越短，分辨率越高，所以波長從436nm的g線、365nm

的i線、248nm的KrF準(zhǔn)分子光

源、193nmDUV到13.5nm的EUV；2.光源的能量要穩(wěn)定、波長要

穩(wěn)定；3.亮度要均勻；我國現(xiàn)在造不出高檔曝光機(jī)的原因縮小鏡頭透鏡光源載片臺（X、Y、Z、θ）1.材質(zhì)、像差（像場彎曲、球差、慧差、三葉像差、散光等）、缺

陷……都嚴(yán)重影響圖像的質(zhì)量；縮小鏡頭2.鏡頭的分辨率、數(shù)值孔徑等參數(shù)，

是獲得窄間距、細(xì)線條的關(guān)鍵。我國現(xiàn)在造不出高檔曝光機(jī)的原因縮小鏡頭透鏡光源載片臺（X、Y、Z、θ）1.要讓掩模版上圖形同載片臺上硅片內(nèi)的圖形對準(zhǔn)，是非常難的技術(shù)問題；載片臺2.工作臺要調(diào)節(jié)X、Y、Z、θ四個(gè)參數(shù)；3.快速對準(zhǔn)是提高設(shè)備產(chǎn)能的關(guān)鍵；4.外界溫度、濕度、微震等都是影響設(shè)備精度的因素。2016年4月28日在清華大學(xué)召開了國家科技重大專項(xiàng)“極大規(guī)模集成電路制造裝備及成套工藝”中的“光刻機(jī)雙工件臺系統(tǒng)樣機(jī)研發(fā)”課題驗(yàn)收會，新聞報(bào)導(dǎo)中說“以研制光刻機(jī)雙工件臺系統(tǒng)樣機(jī)為目標(biāo)，力爭為研發(fā)65-28nm雙工件干式及浸沒式光刻機(jī)提供具有自主知識產(chǎn)權(quán)的產(chǎn)品級技術(shù)……”清華大學(xué)研究團(tuán)隊(duì)的成果關(guān)鍵技術(shù)解讀1.科研任務(wù)是研發(fā)“光刻機(jī)的工件臺（載片臺）”，不是整個(gè)“光刻機(jī)”；2.是研發(fā)“工作臺樣機(jī)”，不是制造“工件臺”；3.項(xiàng)目驗(yàn)收通過的成果就是“力爭為研發(fā)65-28nm……提供……技術(shù)”；

如果我們能制造28nm的DUV光刻機(jī)，與ASML5nm的EUV光刻機(jī)還差好幾代。

1:1接觸式曝光機(jī)5:1投影式曝光機(jī)1:1接觸式曝光機(jī)用掩模板5:1投影式曝光機(jī)用掩模版“制版機(jī)”不是“投影式曝光機(jī)”硅片上的圖形制版機(jī)“制版機(jī)”與“投影式曝光機(jī)”的差異制版機(jī)1:1接觸式曝光機(jī)用掩模板初縮板有感光材料的玻璃基板1.投影式曝光機(jī)是在硅片上做圖像，制版機(jī)是在玻璃基板上做圖像；2.同一片硅片上要做多次圖像，圖像