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[经验] 光刻机是干什么用的

2020-9-2 17:38:07  47 光刻机
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  芯片制造流程其实是多道工序将各种特性的材料打磨成形,经循环往复百次后,在晶圆上“刻”出各种电子特性的区域,最后形成数十亿个晶体管并被组合成电子元件。那光刻,整个流程中的一个重要步骤,其实并没有真的在“刻”啦,这步骤叫“微影制程”,是将光罩上具有各种电子特性的区域图即电路图形,微缩并曝光成像在晶圆上,为流程中的后续步骤在晶圆上打好蓝图。
  聪明如你,此时一定会说:这不就是拍照咯?
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  是的!光刻机本身的原理,其实和相机非常相似,同学们可以把光刻机就想成是一台巨大的单反相机。相机的原理,是被摄物体被光线照射所反射的光线,透过相机的镜头,将影像投射并聚焦在相机的底片(感光元件)上,如此便可把被摄物体的影像复制到底片上。
  而ASML光刻机在做的光刻,我们称之为微影制程,原理是将高能雷射光穿过光罩(reticle),将光罩上的电路图形透过聚光镜(projectionlens),将影像缩小十六分之一后成像(影像复制)在预涂光阻层的晶员(wafer)上。
  对比相机和光刻机,被拍摄的物体就等同于微影制程中的光罩,聚光镜就是单反镜头,而底片(感光元件)就是预涂光阻层的晶圆。
   2.png
  是的,光刻机和单反相机是相似,但两者的复杂和精密度是完全不可同日而语的。否则坊间哪来的“ASML的光刻机比氢弹更难搞”呢?
  光刻机之精密
  我们是不知道ASML光刻机有没有比氢弹更难搞,但是它真的很难搞。举个简单的例子,我们在拍照的时候,时而追求所谓的背景虚化效果。这种虚化效果可以突显拍摄主体,使得照片更有质感。这种在对焦点前后相对清晰的影像范围,我们称之为景深。而镜头(光圈)愈大,景深愈浅。
  光刻机的要求则反过来,我们要确保影像要绝对清晰,就要将对焦点落在光阻上,并且确保光阻绝对不可落到景深范围之外。那ASML的光刻机景深有多大呢?
  所以我们就是要把光阻移到这个100nm的范围之内,是不是有点不明觉厉?但实际上比这个还要复杂。晶圆表面看似平坦,但从微观的角度来看,晶圆表面是高低不平的,有如重庆那起起伏伏的街道。若累加晶圆平台的高低差,在晶圆表面不同位置的光阻高度可以差距到500~1,000nm。所以不是一次对焦就完成了,在晶圆曝光的过程中,每个单元影像曝光不到0.15秒,在这极短的时间内,晶圆平台仍须及时的调整高度,以确保光阻区不落到景深之外,而这高度的调整完全是纳米等级的。这全靠ASML精准量测及精密控制的完美集成。

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