国外典型半导体光刻设备介绍上海半导体研究所杨亮生黄提多,展起来的月吕其特点是设备简单,造价低,掩模板与晶片之间有微小的间隙,因此模板的主要缺点,八十年代是半导体集成电路向大规模和超大规摸突飞猛进发展的时代 !损坏较少,芯片的缺陷有所改善它将要求是分辨率差率有所提高展,采用远紫外光源曝光后因此,分辨每个芯片的图形线条尺寸越来越细最细达∀ #微米∃,近年来也有较大的发2,单晶片的直径尺寸越来越较有代表性的产品有%∃34−大因此,对光刻技术提出了更高的要求,一#/ .−型22国外投入了大量的资金和技术力量从事光刻技术及其设备之研究成果性能指标分辨率近几年已取得了不少,/林5本文将简略地介绍一下国外各种典型以供广大有关科技+((55晶片尺寸2小光刻设备及其主要性能人员和管理人员参考一%对准方式送片方式2自动或人工2自动处理量2 枚7小时6接触式与接近式光刻系统目前状况2该机器是经过改进后的接触接触式光刻机,式光刻与接近式光刻二用的光刻机起采用,半导体工业自从引用光刻技术以来初基本上是使用接触式光刻机 #(8汞氨灯光源,蝇眼透镜照明系统曝它具有设备,光波长为/ ∀光自动对准系统/9 入范围的远紫外2用激简单,造价低,分辨率高等优点在半导体,其分辨率接触式曝光时使用积分式光工业中曾发挥过重要的作用但是,由于半为 #微米,接近式曝光时为/微米掩模板导体单晶片与掩模板之间的接触,,引起掩模与晶片之间的距离为/ 微米板的损坏和晶片表面的图形线条损坏和沾污使电路芯片产生严重缺陷使器件的成品率下降度计控制,曝光量可以得到很好的重复性2/∃/ %型对大规模集成电路和超大规模集成,性能指标分辨率2电路来说情况更为严重因此,而半导体器件沿着士 #林55大规模和超大规模方向发展是肯定无疑的接触式光刻机有逐步被淘汰之势% 5晶片尺寸2小对准方式送片方式生产厂222人工自动=>目前使用的接触式光刻机有美国计算机(+分部生产的−.一/0 型∗,显示公司∋)美国:;<,公司自动送片,自动对准∃其分辨率为,士 #目前状况2对于大规模和超大规模集成由于接触式光刻机使芯片缺,微米用,该公司还生产∋−/ /1型其对准精电路制造来说陷严重以克服,度可达/士 ,/#微米%已提供磁泡生产厂使而接近式光刻机的分辨率差,器件成品率仍不高接近式光刻机,而投影式光刻机可很好地加,因此接触式和接近式光刻机有被接近式光刻机是继接触式光刻机之后发投影式光刻系统取代之趋势6!一一≅≅≅曰&&&&&&&&&&二扭影式光刻系统以它很受厂家的欢迎,近几年内可能成为主要光刻设备/+,由于半导体集成电路的图形线条越来越细,分步重复投影式光刻系统%反射投影式光刻机有很多的优点,,而单晶片直径越来越大,这样便暴露出,接触式和接近式光刻机的不足之处投影式但也有其局限性其不能避免晶片的形变则光刻系统则显示了它的优越性目前,使套准精度下降率,而降低了集成电路的成品投影式光刻技术在国外正处于蓬#且分辨率已接近于极限但是,分步重,勃发展和逐步取代接触式光刻的过渡阶段估计在今后强的生命力%2复投影式光刻机采用小面积成象的办法步重复对准和曝光分∀% 年内,它基本上能适应和,这就可以提高对准精满足半导体器件研制和生产的要求具有很2度和分辨率9!55如美国ϑΚΦ公司研制成功了Λ9!55范围内分辨率为 0微米的投影光刻系统按其光路灼不同可分为%反射投影式和分步重复投影式透镜系统因此这种系统既能满足高分辨率要求,下面就又可以适应日益增大的晶片直径的要它们的有关情况作一些介绍&%%2求而且对掩模板的制造要求也相对降低/Η%%,%反射投影式光刻系统目前分步重复投影光刻系统有缩小倍率反射投影式光刻系统是美国>?为%Η‘#ΗΕ和 等%但这类没备的价23>?Α∗ΒΧ+5公司于%ΔΕ!年首先研制成功?;格较高的>该公司生产的Φ∗+∗ΓΒ+++,// ,各国比较一致地认为刻系统还有潜在的优点场,,分步重复投影光%! ,%6 ,/6 ,/6%Η/6/,/6!型等,其光并且有很大的市学与结构原理墓本相同 %小 55可适用于小#一Ε!它在光学光刻与电子束光刻之间占有适,的品片>?;2该系统具有/∀Β微米的当的位置是一种很有发展前途的光刻设引起了各个研制和生产单位的极分辨率备+∗Γ%6 型,因此,,例如Φ∗分辨率2大兴趣各个厂家已形成了相互竞争的局面表ϑ介绍几个较有代表性的产品以上列举了一些典型的,性能指标/∀25!冬有代表性的,晶片尺寸2% 5小5分步重复投影光刻机的产品情况这方面的光刻机在飞速发展越来越多,,近年来,对准方式套准精度送片方式2人工对准士%协5品种规格型号,2但是总的趋势是投影光刻逐步取2自动代接触式光刻制,各厂家为了取得竞争地位,,处理量本∋;Β(Β2 枚7小时9%丈/Ι求缸灯%尽量采用先进的自动对准技术微处理机控日本超大规模集成电路联合研究所与日自动化程度越来越高性能指标也不断公司共同研制了采用,提高远紫外光源的反射式光刻机Η其分辨率达微米微米,采用激光自动对准对准精度为 !三电子束光刻系统,焦深为士6微米,%巧每小时可处理小早在# 年代国外就着手进行电子束光刻毫米的大圆片9 枚距在因此,技术的研究很大进展,, 年代发展得很快Ε,也取得了这种类型的光刻机能曝光最小线宽和间/,一!微米对于大规模集成电路和超大规模,套准误差不超过士%微米集成电路的研制肯定是有推动作用的电子束光刻技术具有分辨率高期短及先进的对准功能等优点对于目前生产的大规模集成电路图形9工作周线宽在/∀66微米的器件是足足有余的,所人们正采用&&&&&&&&&&∀,∀≅一一各种设计方案来利用这些长处种设备,并巳制出各,电子束柱才,丁处于研俐和失层砂段,,纵观这些设备,,基本上可分成二大它具有高分辨牢的优卢设各复旁咸本高,类一类是扫描电子束光刻系统若按工作在短斑内还不可箭广泛用于晶片土直接曝光,方式分的话可进一步分成矢量扫描电子束另一,而利用它来制造漓精度跳扎模板更为有光刻系统和光栅扫描电子束光刻系统类是投影电子束光刻系统话,效取经济只有竺赶大效模集成电黔的最小%按工作方式分的线宽降佰到%微米或低于微米以下时,用也可进一步分成缩小投影式和等倍投影电子束直接曝光将显示其独牡的伏越性币被广泛采用Μ射线曝光设备虽然并不复杂式述关于这些设备的光刻原理这里不再赘述,工作方式,,特点及优缺点已有不少文章作了详尽的描,,又具有为简便起见我们通过分辨率高受周围环境沾污的影响小等优点列表方式介绍一下国外典型的电子束光刻系但它还有待解决掩模板制造及光刻胶等技术问题,统及其发展动向表ϑ四表+表Ι∃因此六,目前它还不可能被广泛应用Μ射线光刻加速发展我国光刻技术的粉法和电子束光刻研究并驾齐驱的是Μ射线前面我们介绍了国外一些各种类型的光刻设备光刻由于它有希望以一台投影式对准器的我们认为2我国集成电路的生产和价格兼而获得电子束的分辨率 日%微米∃,研制工作比起国外来差距还很大模集成电路生产来说,就巾小规和高生产率% ∀9 枚7小时∃了研究态所以目前仍使用落后的接,关两国的一些研究所和公司相继进行下面我们介绍一下国外的研制动日本研制了台式Μ射线曝光触式光刻机电路,现在我国正在研制大规模集成但大,Π单位已经能小批量生产了+个另,多数单位还是处于研制阶段据报道2这些都需要有,先进的光刻设备生产可是这些设备国内还没有机,其分辨率达 !%微米,美国贝尔电话实它可以在6为了突破大规模集成电路这一难关验室已使用第二代设备曝光一枚英时的晶片分钟内%改进我国的光刻技术是当务之急,,而且在具有微米对于大规模集成电路的些产和研制来说近几年内立足点还是放在解决线宽,细部的快速Φ1Ν器件士达到小于 #微米的!一6套准精度……该类光刻设备日美还有一些单位在研制微米左右的器件上而解决这些器件的途径因此,,因其处于研制阶段,就不一用光学光刻方法既简单又实用近期一介绍了源担是它却面临着介决Μ射线内应抓紧时间研制和生产%刻机适用于/2%反射投影式光掩模Π胶及掩模一芯片对准等一系Ο光∗微米以上的终宽器件∃和分0微米的列难题步重复投影式光刻机适用于/一 五各种光刻系统比较Θ线宽器件∃为了解决半导休器件生产和研制的急需各种光刻系统的情况如表所掌握的技术,所列目前可以以人工对准为主,以后再逐步光学光刻技术是比较成熟并为人们普遍实现自动对准设备计算机控制等个自动化光刻,具有设备简单,效率高等优点,因此,人们正在充分利用光学方法挖掘反屯」投影式和分步,在大力发展光学光刻技术的同时必须其潜力远紫外接近式。继续抓紧电子束和Μ射线曝光设备的研究和重复投影式在今后一段时间内仍是主要的探讨对各种光刻胶,离子束光刻和各种腐光刻设备蚀的新工艺也必须引起垂视当然某种崭新的绍曰心叻翔∃Σ之切浏+川丫卜件切勺卜己汉卜么Τ仁夕奋夕随因护州‘,∋一一≅通一喜艺吕泛哪∃沁巾邀工洋外灿冰臂泌娜件冷忍圈热粉饮岑叮Ρ二二二二心之Υ二二多训译沐沐」以口≅一一毛卜一Σ八濒浓岁韵汀油件忿竺吕召一口艺1明口/,ς1皿翅皿蚁皿炸卜曰【斗皿烈卜日皿ΓΥ一+十口万口黔卜斗裕拼升∀白&麟诵兹姗+宁目叨+十吕心二侣,口1之汗二心宁甲心Υ1馨帐口皿总口二皿巷弓皿弓1心1皿弓心勺月卜皿丝之淞沫沐扮外摄、兰嘶晰冷陋昌∃资牌玲乙之田/日芬1若冲二1监器夸母篇娜补Ω毋申斟憩四勺决洛牛国…69滋谈倒冷( 随#诀滋冷倒卜−%,随山#澎+台邵讲)( 陛∋&%冈随山目汉%∃团#哥缭酬∀! 侧旧醚概鳅%+/Κ+Κ.Χ.汉汉Χ随君中随毋工姗分漂饥哥申磷世冲2你馨巴9%一习冷准一升!奔毋功冷巴肠5同帐料褂申8一一.冷毋巴玲菌颤料/1巴由扣凶口洲冷岭摄—缭裂冷寥日冰日冷串宋一广—一姗剧冷日冈马孽决一.一一一困冰一!巴瑞冷启.帐攀减画琳竺0勺珊勘阵%工日澎冷27滓馨2馨6帐!2沐馨5场帐馨24帐愈冷长半24沓沐62帐薄!。2帐馨!2:!帐馨口2!馨:!浓降敛潇州;50工乙+!2工蓄吕之<5冲云工橱潭细洪海令沐目昌5令帐幽令帐溅公派5昌令叔5昌令滓撇5。>令海瑞帐8—=升冰油斗申爵阵帐毋令拼4芝婀米落冷!Β、茹并答8切一Α冷答<馨54帐潮姗礴5漆净场朋冷尊,,爆跨由珊计2旨撇令申冲米!冷、件答日目#撇令申沛帐!切、答禽冷口≅湘令柳沐米!冲、聋山件画母油冷冷照叨4翻Χ沐#申料斗Ε茸沐琳之击斗、蒸己台母昌、并,Δ馨、茸于路卿冷翎绍申冷浮郊浑哥一冲Α−%0Θ4Ε勺卜,)洲尽邵涟彩六一2屏甲叭形层着黔才肠马输讨恋民Ν今蒸阵沁戒民知砂Μ洲心怜众Λ溃冷一口扮浴琳跨济冰沐舒游姗倒2准粉潇Λ8洲冰浮琳阿淇淤斗愚津窿潞琴输Λ如犷湘卜冷众瓣琳醉舒降世洲4四卧牌馨竺邸半咨6斗戳聋浮易减Ε沐昆浓目湘于本漂琳士洲一主汁沐翰澎三忍团亚冰米婆年附琳阿汗晋6祝谱娜阵炸加申昌部带闷丘诀脚沐蒸浓3ϑΙ湘亚馨Κ团日阶米州可飞舰米馨冷日酬郭绷版,Δ岔淤砰洲靳偏浮舞样驾澎豁圈帐树湘份勺排俞俄济日浇兵7≅Α思阴昂馨2舍凿爵标2薄瀚5潞汁躺冰帐洲8思痴纂沫帐蒸俘磷鲜架8洋浓畅动湘一我有檄渺崛汤日一压涵苗卜下卿日四冷浮却潇沐耸琳阿洲冰阵陈潜琳涅阵澎帐少冷汾Η洲脚首讲舟洋一又口咧尽加愁山淤洲昌喇冻喋世浓亚鱿计薄叫冷巴世决到才舞实诱朴共令飞除到落杨沂丈由冷买阿崖游洲冰到%工ΓΦ口脚溉城谷巴玲十冷笋举吩涂珍辱口令6≅一一一//Ρ3333333333毋冷非哥喇砷燃栩命芬%毋饮洋哥喇瀚洲Μ敏洋舔于昌瀚朝冰阅申毋邀姗瓣戮饥快洋莽工水洲遨姗瀚聋冰毋磷一一——Κ工日习冷申四玲Ξ汉挤冷圈功4Θ抖荣升洪洲决单望沛璧翻今嵘搜拱莎逃汁绷带吮雌吕口漆勺幼薄2沐#二沐薄杨1滓殊橱骆冷 %汗馨帐油峨解兹长肆和叔令召升概盆令帐叶加沁湘,%橄沐长答内杀令汾米Ρ%橄沐毖冬冷锅令获沐二一困履舟%落、黔重之、立幽#自万令言交月浮军6Ν33333333333333ΡΡ、耳钟一Σ琳滋浮日歌沛油升斗知汁湘塔渗薛斯分姗舜慈游下日海兹命帐节日冷等粉琳妇‘Θ姗和办奸沐橱一莽落渭阴哥图牙飞和奇弥湛游申并伟苛断画申日附即躺姗 洛一冰冷Τ决朋 讲鹭卿阵晶淇陈一沽舜游5棍津奇姗瓣潍今申5莽移乌炸木一2布翠爆阵洒姗龄曰酗冰粉思0矫砰冰咖洲署漂浮认5断拜瀚阶!夺锣!742:!一486?,、·、饰一洛沙甲沁斗油而醉动冰一栅淤沁冷匆爆浮有由滩卿一一讲国件慧芽晤 汁瑜眯路洛痴画洲本一于淞留52一阶应举毒郊溉部姗Π爆瓣弥游斗砰溶琳木7昌谕。墓7花令洁Ζ洲冰拼汁洛二!日痴Α日4瑞吕乱申舟奔阵不例淞裕浑4洪耳斜净决粉痴.一二#5冷沐莽烈暴冷5等橱谷脚日忍落开湘炸理洲分咧冰滋思咖异济鸳咖曰冰讲岔一穿晤画矫拼淤兵瀚口忍汤燃毋开津弥渗瞬渐沛李姗咖汾断冰贪莽俄司宙油哥壁日台路拼溶改益裔拯可咖郊断加窝讲哥什申一一屏申开吕埋冰亩畔拼渔咋油爵民圈漆洋冰馨爆兹沁丝陈洲滋士陇姆输一尹一一Ζ思济谗炸汁酬洛咖计# 海黔淤申沐斗睽洲回郊明酬冷伟南∀江剑橱莽灯酬丫理一/一Ρ木5爵国邵卡湛洲册钟卿编酗》姗一巡一一止全冲资卡5昌令74!2:ΚΘ∗ς内映一>一一阵Λ3/?ΥΠΛΥΠΟ二Ψ;。,ΝΥ;Ω脚!Ξ!>ϑΠ柳洋知津伟冷山欲Χ灿粉ΥΠς=了思瓢蟒钦!傅叶阵多函江沐海忍酬游裕母 皿裔斗料渊伽姆洲卿蓦冷必啸动日伽珠被于报娜洋回画冷由守泄舜滋淤游部溉渐冲汾2助瓣木阵2冷油脚净爆2酬长诺!2742汁8冲卡资2Ε吕之2[7!之5吕令冲描冰遨廊一尽国湘洲冰痴画斗藻韶毋咏冰木羊雪诀一画诀殊倒今申油!5昌令一吕冲∃42 Τ!2之4∃ % 之讲士冰迸岔冶聋一油画锌一甄Τ稼炸洛阔恳游海蔑酬42都屏份哥喇毋5名令输画耳冷冰酗沁醚添一瀚木毖二卜洋映国胃慈谷豁份5吕令,,器缺洋泄弥452饮游沛漆引长困冷瀚酗申,冲,多诀馨陈2圈油浓Α82!!2令洁2744冰泌津口盗形式的集成电路光刻技术突然出现的机会也是始终存在的以上是我们的肤浅看法,仪供大家参考今考文献〔+〕《Ν(+∗ΨΝ(;,>ΞΒ>>ΖΒ(+(Γ,》−ΒΓ[<,(%ΔΕ =!!>>?(,Τ〕《Χ+,∗><》%Δ了Ε年Θ(+# ∴%9=%%#〔!〕]电子技术》ΕΔ>>(〔6〕《Χ+,% ∴(/3%0Β∗>3;>Α;Γ∗ΒΓ;ΒΨ3?(Ψ4⊥,∗,%%》+ΓΞΞ、 %%Ε∴(Δ=9!〔#〕:&<=>?公司/ %系统说明书〔9〕3>?Α∗ΒΧ+5〔Ε〕《Χ+(>,?(Β>?公司Φ∗>?;+∗ΓΒ说明书∗><》入+;_0%匀0 3ϑΞ6!〔;〕嘴围外电子技术》%Δ0 〔Δ〕《Ν(+∗Ψ+ΒΝ(;,>Ξ>>+(+(Γ∃》.>)%Δ0 =Ξ〔% 〕《电子材料》〔%%〕《+了经二〔%/〕⎯∗ΓΖα>%Δ0 ;Β∴(只#=Δ#夕卜[,&(+二夕》%Δ0 9一/!3/#9<(,_β(?5∗⊥+∗,Ζ(Γ?;=+?(>∗?>[∗,<]α∋Ε6 !井!%09 ∃%%7%Ε7Ε0Χ。峨∗Β。。?Β亏ΓΞ(>Ζ(((Γ了+3Ζ_<∗><Ν[?;⊥>ΛβΝ∗>Β⊥β(>6#页》〔%!〕ΧΚ>;5Χ=(<[?>?Ν(Β+∗>(/9ΒΨ(⊥,(?χ(δ∗>(+∗,)(Γ?;=卜_《Ν(+∗ΨΝ(;,(Ξ犷。ε,Β(ε广Γ夕》%ΔΕΔ#%6〕《》电子材粉冬Ε0%%=2〔Σ9〕电子斗与Μ射线光刻近况‘Χε>(,?(Β∗>3;>Α;Γ∗(Γ;(Ψ3?(Ψ(>,∗(Β》Θ(+%0∴(#Ε9#%9∃超4Νϑ用高速电子束描画装置《电子材料》旧亡 〔%Ε〕高速电子束描画装咒《「包子材率+》0 ##=始!=%!!〔%0〕《日经‘φ夕卜口二夕叉》0 ∴(/!#=69、360〔%Δ〕Χ电子束等倍曝光装置咬ϑ〔/ 〕电子束》0 子材书千#=%!ΕΜ射线光弃与Π近况ε‘半导体∗是备》ΕΔ∴(=%#/=!!〔/%〕接近式曝光技术《半导休设备》ΞΓ〔/〕《国外Μ∴(%身于线光刘技术发展概况》#1度分布进行微分,都是复杂的过程因此,薄膜∃在已知波长和偏振时与膜层之一的厚接着进行的付立叶变换数据含有误差叙述一个避免求导的方法+变换中采用了Ι;<本文度无关而且,在付立叶Ζ函数,得到令人满意和《光学仪器》%Δ0 年第!期3有用的改进的有限尺寸,其中有效地使用了扫描器所需使整个装置简单和足够精确》%Δ0 年第!期3国外典型半导体光刻设备介绍杨亮生《光学仪&黄提多薄膜光学本文介绍了美国等国生产和研制的典型半导体光刻设备及主要技术性能,并对各种杨延菊译钱尚播校光刻系统进行了比较并对我国光刻技术的本论文提出光学淀积包括若干无吸收发展提出了一些看法《》专利目录一光学与照相内容简解科学技术是人类共同则富经国家科委批准,专利文献是反映国外最新科学技术成就的重要形式之一,,它,对探索科学领域的发展动向和生产实践一光学与照相》“均占重要的位置为了促进我国科学技术的发展我们根据英国德温德公司出版的《世界专利索引》组织编译了《专利目录报道近年来《世界专利索引》中美国,英国法国苏联和西德五国有关,专业的专利目录和文摘目前文摘约为百分之四十,预计%Δ0%年将增加文摘比例,改名为,”光学与照相专利文摘附示意图,内容充实,本刊对从事光学与照相专业的科研人员工程技术人员在发展新产品,试制新品种研究新课题方面有较大的参考价值Η对目前世界上本专业的新发展新水平,新成果可进行分析和预测Η为专业技术人员查找国外专利文献和了解本行业的发展提供了方便本刊特别适合于光学仪器机械∃厂厂电影机械厂照相机厂。感光胶片厂医疗器械照相器材厂复印机厂及有关科研单位大专院校等内容如下2α/%光学一%应用光学变焦镜头摄影机照相机显微镜望远镜放大镜镜头以及电影摄影机和照相机镜头附件等/眼镜一般使用及特种使用的眼镜片镜框镜架有焊工护目镜的滤光片,运动员使用的防尘防雾眼镜贴眼镜以及水下工作的气密眼镜等!医用光学器件有眼科诊断仪血样分析仪医用内窥镜的光学器件,用于遥控外科手术显微镜的脚踏式控制开关等6安全装置有焊接与切削用的安全装置,路面标志与反射器路面专用的反光团决反射性道路标志颗料条子底色的车辆号码牌及自行车旋转反射器等∃及其它安全装置