雷尼绍先辈地位编码器技术晋升光刻工艺程度

光刻技术,顾名思义便是一种用光刻印的技术,它普遍应用于半导体系体例造行业和很多其余纳米技术应用中;为顺应当今微电子产品日趋微型化的趋向,相干应用领域越来越必要具有高临盆能力的光刻设备。

本文探究了地位反馈技术在现代光刻工艺中的应用,和最新光栅体系和传统激光尺体系各自的优势与潜能,这些特性为机械设计职员供给了极大的机动性,使其可以或许探究如何在不影响机能的条件下最大程度地削减光刻设备的占高空积。

半导体系体例造

在光刻工艺中,通常首先在硅晶圆上沉积一层光敏性光致抗蚀剂资料(光刻胶)。然后,光束颠末过程光掩模照射到晶圆上,以将掩模图形呈如今光刻胶上,再应用显影剂溶解掉颠末曝光的光刻胶地区。末了,抉择性地在晶圆外面上的裸露地区内停止蚀刻或填充半导体、导电或绝缘资料。颠末过程这种办法,便可构建出所需的多个微电子特征层(通常要停止大约30次光刻流程)(参见图1)。

浸没式扫描光刻机包含一套透镜体系,用于使光束穿过光掩模或“中央掩模”聚焦到半导体晶圆上。它还含有一组密封元件,可在物镜和半导体衬底之间封入一定体积的液体,因为液体的光线折射率高于空气,因此可以或许获得更高的光学分辨率和更小的特征尺寸。

在浸没扫描中,光束对峙固定,而因为透镜的倒置效应,光掩模和晶圆需沿相反偏向运动。这必要将地位精确反馈到光掩模和晶圆运动平台上的节制致动器,以实现高精度的运动节制。可使光源以一定频率闪烁,以便每次曝光晶圆上的分歧地区。

光掩模与晶圆衬底精确对准,使得每片掩模上的图案均可精确刻画到已经存在的蚀刻图形层上。这一步骤是制作集成电路 (IC) 的关键:晶圆和光掩模上的基准点主动对准,误差规模小于±20 nm,详细取决于IC的特征尺寸,并修正X、Y和θ(旋转)偏向上的偏置。

每个平台的长距离增量式测量体系上都需应用直线光栅,以确保地位和速率都到达指定的精度。高精度光栅反馈使中央掩模和晶圆平台可以或许串联工作,实现以请求的覆盖精度履行计划扫描轨迹。激光尺和一些最先辈的光栅可以或许称心这一半导体系体例造工艺的苛刻精度请求,例如雷尼绍的最新光栅VIONiC™系列,其电子细分误差低至 <±15 nm。

平板显示器制作

平板显示器 (FPD) 制作中应用的传统光刻工艺也用于半导体芯片制作。芯片研发的一个重要驱动因素是电子设备尺寸的愈加微型化。另外一方面,在FPD行的,则按照可以或许或许制作出的玻璃基板的最大物理尺寸(单位为平方毫米)对每一代制作技术停止分类。例如,第十代 (G10) FPD是从2880 mm×3080 mm的玻璃基板上切割的。薄膜晶体管 (TFT) 是必不行少的显示器元件,其临界尺寸 (CD) 接近3微米,在好几代制作工艺中都对峙稳固。

每一代新产品都可加工出更大的基板,因此必需提高临盆率,实现颠末过程单次曝光在基板的更大地区内构成电路图案。有人提出将多透镜体系作为成就解决计划,以覆盖更大地区。

然而,FPD行业的一个严重挑衅是制作和处理越来越大的光掩模,因为光掩模尺寸必需与基板尺寸成正比。无掩模投射体系逐渐流行,成为FPD临盆中的替代技术。此中有如许一种技术,即应用空间光调制器 (SLM) 以类似于数字印刷的办法间接在基板上刻画图案。

例如,一种并行光刻体系,如图3所示,包含呈并行阵列排布的一组SLM成像单位,每个单位又包含一个SLM压模组件、一个球面镜、多个光源和一套投射透镜组件,如图2所示。SLM压模组件是MEM(微电机体系)器件,具有数千个可控微型镜组,颠末过程镜组的倾斜可使入射光在透镜焦平面中发生高对比度的明暗掩模图案。必要精确的运动节制来协调成像单位及其下方面积更大的基板运动平台。在这种环境下,基板沿着X轴移动,SLM单位沿着Y轴移动,犹如打印头一样。两个平台均由空气轴承支撑,并由直线电机驱动。

可应用视觉辨认体系颠末过程基板平台上的参考标记来引导成像单位的运动。这类体系也可以或许或许配用卷对卷柔性基板。

在这类制作体系中,除了供利用于直线电机换向的数据之外,地位传感器反馈另有助于精确节制地位。为了到达FPD行业请求的对准精度,即 <±2微米,编码器的分辨率要显著小于1 μm。高机能直线光栅和干涉测量激光尺适用于此类应用,如雷尼绍的VIONiC光栅和RLE光纤激光尺系列。

未来的高通量纳米蚀刻技术

现代光刻技术是在全体硅晶圆上扫描或步进光掩模,长期偏向因此低本钱实现纳米级分辨率和高通量。无掩模直写光刻技术无需应用浩繁昂贵的光掩模,而恰恰是掩模限制了最新型微电子器件的最小可实现特征尺寸。

近场扫描光刻 (NSOL) 分外得当这类应用,因为它可以或许或许打破分辨率的瑞利衍射极限。如图4和图5所示,NSOL技术应用具有纳米尺寸孔径的扫描探针作为掩模上的“超衍射极限”光源,可在光学近场尺度规模内间接写入外面特征。从这些纳米尺寸孔径射出的光会严重发散高达几十纳米,因此必需精确节制掩模和基板之间的间隙,使其维持在几十纳米之内,这对付确保工艺机能至关重要。

颠末过程用激光依次扫过每个孔,可以或许或许间接在基板上构建图像。多轴压电平台用于相对付掩模定位基板。这些平台的地位编码器反馈必要对峙在亚纳米级直媛使婺D,因此激光干涉仪型体系更得当停止更精细的调剂。传统的高机能光栅可以或许或许用于粗调直线电机平台的换向。

高精度运动平台的重要性

光掩模运动平台是光刻设备的中央技术之一,这些先辈的运动平台应用包含音圈电机 (VCM) 在内的多种分歧范例的电机履行粗略 (>100 mm) 运动节制和更精细 (<2 mm) 的运动节制。运动命令情势通常是“加快 — 匀速 — 减速”范例。典型的掩模平台通常具有六个从容度,要用到多根必要高精度地位反馈的驱动轴。高分辨率、高速率和低延迟的地位编码器是静态平台定位的关键,因为它咱咱们可以或许或许尽量增长带宽并低落不稳固性。在这些应用中,编码器的抉择至关重要。编码器的周期误差低,则运欧回路的输入负载干扰较小,从而实现更精细的速率节制。应用精心设计的装配对象(例如与VIONiC配用的Advanced Diagnostic Tool (ADTi-100))妥善装配,更可实现编码器的最佳全体机能。

总结

先辈的光栅技术可称心光刻工艺苛刻的高精度、重复性和稳固性请求。对付某些反馈应用,机械设计职员应考虑紧凑型先辈光栅解决计划是否可以或许或许替代传统的干涉测量激光尺体系。鉴于无掩模光刻技术的提高,有朝一日可能不会再必要光掩模的多重曝光,但未来对测量机能的请求一定不会低落。

 

来源:雷尼绍

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