光刻机光源波长(光刻机为什么要用波长更短的光)

海潮机械 2023-01-27 14:33 编辑:admin 267阅读

1. 光刻机为什么要用波长更短的光

曝光系统最核心的部件之一是紫外光源。

常见光源分为:

紫外光(UV),g线:436nm;i线:365nm

深紫外光(DUV),KrF 准分子激光:248 nm, ArF 准分子激光:193 nm

极紫外光(EUV),10 ~ 15 nm

对光源系统的要求

a.有适当的波长。波长越短,可曝光的特征尺寸就越小;[波长越短,就表示光刻的刀锋越锋利,刻蚀对于精度控制要求越高,因为衍射现象会更严重。]

b.有足够的能量。能量越大,曝光时间就越短;

c.曝光能量必须均匀地分布在曝光区。[一般采用光的均匀度 或者叫 不均匀度 光的平行度等概念来衡量光是否均匀分布]

常用的紫外光光源是高压弧光灯(高压汞灯),高压汞灯有许多尖锐的光谱线,经过滤光后使用其中的g 线(436 nm)或i 线(365 nm)。

对于波长更短的深紫外光光源,可以使用准分子激光。例如KrF 准分子激光(248 nm)、ArF 准分子激光(193 nm)和F2准分子激光(157 nm)等。

曝光系统的功能主要有:平滑衍射效应、实现均匀照明、滤光和冷光处理、实现强光照明和光强调节等。

2. 光刻机为什么越小越好

芯片里面的单位纳米其实就是一个计量单位,纳米指的是芯片的长度单位,芯片纳米的数字越小就代表越先进。纳米是很小的,1纳米大约等于4个原子大小,人眼也是无法看到的。

  纳米芯片做的小并非只是为了降低功耗,芯片的线路越小,其二进制开关所需要克服的电容效应越小,二进制开关的频率就可以越高,那么芯片性能也就越高。

  芯片的纳米尺寸越小,所需要的光刻机蚀刻的水平就越高,那么在单位面积内所能蚀刻的晶体管数量就越多,纳米数越小的芯片,其代表的内含晶体管数量就越多,性能则更强劲。

3. 光刻机曝光时间太短的坏处

1 光刻机有辐射危害。

2 而光刻机大部分深紫外光波长被控制在100纳米以内,所以没有外露辐射,而高端的极紫外光波长为13.5纳米就更没有辐射危害。

3 其实,台积电用的是极紫外光刻机,可以光刻5nm的芯片。但是紫外线的波长远大于5nm,这就需要光刻机多次曝光等离子化用于改变紫外线。

4. 为什么需要光刻机

    光刻机对战争是有用的。

    光刻机是生产芯片的主要设备。而芯片是现代化武器系统必不可少的,它是武器的“大脑”、“耳朵“、“眼睛“,欲使武器打得远、描得准、不受干扰、行进过程中变向变速,都需要武器中的芯片接受后方的指令,所以芯片的性能决定了武器的先进程度。生产制造性能先进的芯片,既要有优秀的设计方案,也必须要有先进的光刻机、封装机、测试系统。

    

5. 适合做光刻的激光波长

光刻机波长极限是3纳米

目前高端光刻机波长是13.5纳米的极紫外光,比紫外线更短的光叫做伦琴射线,也叫X射线(0.001-0.1纳米波长)。但目前的技术还没有办法把X射线应用到光刻系统中。并且由于存在量子隧穿效应,3nm是个极限。小于3nm的工艺,都将面临量子隧穿效应带来的更大挑战,芯片能否稳定工作都将是问题。所以3纳米的光源波长应该就是光刻机波长极限。

6. 光刻机为什么要用波长更短的光刻片

光刻机主要是拿来曝光光刻胶,光刻胶分 positive 和 negative,与纂刻里的阳文阴文一个意思。如果是 positive photoresist,那就是光照到哪,哪就不结实,就能被 developer 冲刷掉。受到照射的光刻胶结不结实主要取决于光刻胶的对比度和入射光量(dose)。

横轴为 dose,纵轴为经过曝光和 develop 之后的剩余光刻胶厚度。我们可以看到在 [公式] 位置,虽然光刻胶受到了光照,但是厚度基本没怎么变。只有 dose 超过 [公式] 才能让光刻胶完全被除去。相同的道理,如果我们能精确控制照哪,照多久,那就可以造出一些低于光波长的结构来。

7. 光刻机的波长与线宽

掩模尺寸:最大7英寸;

- 样品尺寸:最大6英寸;

- 卡盘移动:X,Y,Z,Theta轴手动,楔形补偿调平;

- 紫外光源:6.25“ X 6.25“;

- 光源功率:350瓦紫外灯;

- 光源均匀性:<+/-3%;

- 光源365nm波长强度:最大30毫瓦;

- 显微镜:双显微镜系统;

- 显微镜移动:X,Y,Z轴手动调节;

- 显微镜物镜空间:50-150mm;

- 标配放大倍率:80X-400X;

- 显示器:20“ LCD;

- 曝光时间:0.1-999秒;

- 接触模式:真空接触,硬接触,软接触,接近接触(距离可调);

- 对准精度:1um (Vacuum Contact), 1.5um(Hard Contact), 3um(Soft Contact), 5um(Proximity Mode);

- 电源:220V,单相,15安培;

8. 光刻机 波长

光刻机分辨率=k1*λ/NA

k1是常数,不同的光刻机k1不同,λ指的是光源波长,NA是物镜的数值孔径,所以光刻机的分辨率就取决于光源波长及物镜的数值孔径,波长越短越好,NA越大越好,这样光刻机分辨率就越高,制程工艺越先进。

9. 光刻 波长

面板光刻胶

光刻胶是LCD面板制造的关键材料,根据使用对象的不同,又可分为RGB胶、BM胶、OC胶、PS胶、TFT胶等。

面板光刻胶主要包括TFT配线用光刻胶、LCD/TP衬垫料光刻胶、彩色光刻胶及黑色光刻胶四大类别。其中TFT配线用光刻胶用于对ITO布线,LCD/TP沉淀料光刻胶用于使LCD两个玻璃基板间的液晶材料厚度保持恒定。彩色光刻胶及黑色光刻胶可赋予彩色滤光片显色功能。

半导体光刻胶

目前,KrF/ArF仍是主流的加工材料。光刻技术随着集成电路的发展经历了从G线(436nm)光刻,H线(405nm)光刻,I线(365nm)光刻,到深紫外线DUV光刻(KrF248nm和ArF193nm)、193nm浸没式加多重成像技术(32nm-7nm),在到极端紫外线(EUV,<13.5nm)光刻的发展,甚至采用非光学光刻(电子束曝光、离子束曝光),以相应波长为感光波长的各类光刻胶也应用而生。