光刻機(jī)培訓(xùn)ppt課件

1、光刻機(jī)簡單引見 鄭鴻光 2021.09.01目錄1.開展史2.光刻機(jī)概述3.光刻機(jī)構(gòu)造4.相關(guān)技術(shù)光刻機(jī)開展過程1.接觸式光刻機(jī)2.接近式光刻機(jī)3.投影式光刻機(jī)4.掃描式光刻機(jī)5.步進(jìn)式光刻機(jī) 6.步進(jìn)掃描式光刻機(jī) 光刻教育資料 光刻Team4光刻機(jī)概述一腔體CHAMBER主體MAIN BODY傳片單元WAFER LOADER上版單元RETICLE LOADER照明系統(tǒng)ILLUMINATION任務(wù)臺WAFER STAGE控制柜CONTROL RACK光刻教育資料 光刻Team5光刻設(shè)備概述二微細(xì)加工技術(shù)的中心，是微細(xì)光刻技術(shù)。 主要有光學(xué)曝光、電子束曝光、X射線曝光、離子束曝光。 目前消費上大

2、量采用的是光學(xué)曝光技術(shù)。 Nikon光刻機(jī)：反復(fù)步進(jìn)式光刻機(jī)NSR光刻教育資料 光刻Team6N S R 2 2 0 5 i 12 C NSR為Nikon Step and Repeat exposure systems的略稱。 表示最大曝光範(fàn)囲。 200為正方形20.0mm的曝光範(fàn)囲。 表示投影鏡頭的投影倍率。 5是表示將Reticle上的図形以1/5倍投影到Wafer上。 表示曝光光波長。 i是表示運用由超高圧水銀燈発出的光中的i線。 表示NSR本體的型式名。 此數(shù)字越大意味著是越新模型的NSR。 表示投影鏡頭的型式。 同様?shù)?0mm1/5倍、運用i線的鏡頭中、以A或B等進(jìn)行區(qū)別。光刻教育

3、資料 光刻Team7光刻機(jī)光刻機(jī)：采用反復(fù)步進(jìn)的方式將掩膜版Reticle的圖形以5：1的比例轉(zhuǎn)移到硅片Wafer上。光刻教育資料 光刻Team8光刻機(jī)根底光刻機(jī)曝光光源為超高壓水銀燈高壓水銀燈光線組成X線0.71nmKrF248nmi365nmh405nmg436nmx10nm紫外線400nm可視光區(qū)750nm紅外線區(qū)光刻教育資料 光刻Team9光學(xué)根底知識i線：波長=365nmg線：波長=436nm波長越長頻率越低ig光刻教育資料 光刻Team10光刻機(jī)整體構(gòu)造Afilter緊縮機(jī)送風(fēng)機(jī)HeaterUv lampreticlewaferWafer stagelens風(fēng)進(jìn)風(fēng)口光刻教育資料 光

4、刻Team11光學(xué)系構(gòu)造RAEHg LAMPM1M2SIMF、SFCFR1R2BMCML光刻教育資料 光刻Team12光刻機(jī)構(gòu)造干涉濾光鏡 玻璃襯底上涂一層半透明金屬層，接著涂一層氟化鎂隔層可以減少鏡頭界 面 對射入光線的反射，減少光暈，提 高 成 像 質(zhì) 量 ，再涂一層半透明金屬層，兩金屬層構(gòu)成了法布里-珀羅規(guī)范具的兩塊平行板。當(dāng)兩極的間隔與波長同數(shù)量級時，透射光中不同波長的干涉頂峰分得很開，利用別的吸收型濾光片可把不允許透過的光濾掉，從而得到窄通帶的帶通濾光片，其通頻帶寬度遠(yuǎn)比普通吸收型濾光片要窄。光刻教育資料 光刻Team13光刻機(jī)構(gòu)造復(fù)眼lens1、有多個具有共焦面 小凸透鏡組成2、為

5、了確保照度、 均一性reticle光刻教育資料 光刻Team14光刻機(jī)構(gòu)造SHUTTER UNIT位置：光路焦點處構(gòu)造：馬達(dá)直流 計數(shù)器 扇葉計數(shù)器馬達(dá)扇葉功能：開 曝光 閉 掩膜版對準(zhǔn)、ISS光刻教育資料 光刻Team15光刻機(jī)構(gòu)造Stage unit1防震臺Y STAGEX STAGEZ STAGET STAGELEVELING STAGEWAFER HOLDERWAFER主視構(gòu)造圖光刻教育資料 光刻Team16光刻機(jī)構(gòu)造STAGE UNIT 2Motor Fiducial markFC2 mark挪動鏡Wafer holderWaferIllumination uniformity se

6、nsorMonitor插槽定位塊光刻教育資料 光刻Team17光刻機(jī)構(gòu)造Stage unit3光刻教育資料 光刻Team18任務(wù)臺定位HP干涉計光刻教育資料 光刻Team19任務(wù)臺定位HP干涉計 在氦氖激光器上，加上一個約0.03特斯拉的軸向磁場。由于塞曼分裂效應(yīng)和頻率牽引效應(yīng),激光器產(chǎn)生1和2兩個不同頻率的左旋和右旋圓偏振光。經(jīng)1/4波片后成為兩個相互垂直的線偏振光,再經(jīng)分光鏡分為兩路。一路經(jīng)偏振片1后成為含有頻率為f1-f2的參考光束。另一路經(jīng)偏振分光鏡后又分為兩路：一路成為僅含有f1的光束,另一路成為僅含有f2的光束。當(dāng)可動反射鏡挪動時,含有f2的光束經(jīng)可動反射鏡反射后成為含有f2 f的

7、光束，f是可動反射鏡挪動時因多普勒效應(yīng)產(chǎn)生的附加頻率,正負(fù)號表示挪動方向(多普勒效應(yīng)是奧地利人C.J.多普勒提出的，即波的頻率在波源或接受器運動時會產(chǎn)生變化)。這路光束和由固定反射鏡反射回來僅含有f1的光的光束經(jīng)偏振片2后會合成為f1-(f2f)的丈量光束。丈量光束和上述參考光束經(jīng)各自的光電轉(zhuǎn)換元件、放大器、整形器后進(jìn)入減法器相減,輸出成為僅含有f的電脈沖信號。經(jīng)可逆計數(shù)器計數(shù)后，由電子計算機(jī)進(jìn)展當(dāng)量換算(乘 1/2激光波長)后即可得出可動反射鏡的位移量。光刻教育資料 光刻Team20任務(wù)臺定位：挪動境、固定境經(jīng)過挪動境、固定境反射后的光線，構(gòu)成干涉光，被檢知器檢知。光刻教育資料 光刻Team

8、21光刻機(jī)構(gòu)造LENS CONTROLLER鏡頭控制器：簡稱LC,對鏡頭倍率及焦點進(jìn)展 控制的關(guān)鍵部件。構(gòu)成：控制基版 BELLOWS PUMP LENS TEM.SENSOR 壓力計等光刻教育資料 光刻Team22LC倍率控制的實現(xiàn)reticle壓力調(diào)理機(jī)構(gòu)lenswaferABA室與大氣相連；B室氣壓可以調(diào)理，經(jīng)過改動B室氣壓，從而改動其折射率使倍率進(jìn)展實時追蹤A室中集中了大部分光學(xué)鏡頭光刻教育資料 光刻Team23LC與AUTOFOCUS的關(guān)系LenslampreticlewaferdetectSlitHalving glassLens的實踐焦點隨著B室氣壓的變化實時在變化。Autofo

9、cus系統(tǒng)實現(xiàn)z任務(wù)臺與lens焦點的追蹤。vibratorupdown光刻教育資料 光刻Team24光刻機(jī)相關(guān)特性參數(shù) 1、數(shù)值孔徑numerical aperture)N.A.2、分辨率resolving power)3、焦點深度depth of focus光刻教育資料 光刻Team25數(shù)值孔徑數(shù)值孔徑N.A.物鏡焦點N.A.=NsinN：折射率：折射角光刻教育資料光刻Team26分辨率： R分辨率：R衡量物鏡的一個重要目的， 與數(shù)值孔徑有關(guān)，數(shù)值孔徑 越大，分辨率越高。 R=k/N.A. K與光刻膠相關(guān)的常數(shù) 運用光的波長 N.A.鏡頭的數(shù)值孔徑光刻教育資料 光刻Team27焦點深度：D

10、OF焦點深度：即焦深，即焦點的有效曝光深 度。 DOF=K/N.A. K與光刻膠有關(guān)的常數(shù) 運用光的波長 N.A.鏡頭的數(shù)值孔徑 光刻教育資料 光刻Team28分辨率、焦深、NA關(guān)系d1d2d3較好的焦深較差的焦深d3、d4焦深d1d4假設(shè)d1=d2,那么d3d4lenslens光刻教育資料 光刻Team29離軸照明 在采用離軸照明的曝光系統(tǒng)中，掩模上的照明光線都與投影物鏡主光軸有一定的夾角。入射光經(jīng)掩模發(fā)生衍射，左側(cè)光源的 0 級、-1 級衍射光與右側(cè)光束的 +1級、0 級衍射光參與成像。環(huán)形照明、四極照明和二極照明都屬于離軸照明方式.光刻教育資料 光刻Team30離軸照明的優(yōu)點 1.離軸照

11、明可以提高分辨率。 2.離軸照明可以提高焦深。 3.離軸照明可以提高對比度。 我們思索掩模圖形為一維密集線條的光柵，同軸照明：1 級以及更高階衍射光都被物鏡的光闌遮擋，只需 0級衍射光進(jìn)入物鏡。離軸照明：0級衍射光和 1 級衍射光都能夠進(jìn)入成像系統(tǒng)的光瞳。 R同軸=/3NA R離軸=/4NA 從信息光學(xué)的觀念看，掩模圖形經(jīng)投影物鏡成像時，由于投影物鏡的數(shù)值孔徑有限，高頻部分不能進(jìn)入光瞳，對成像無奉獻(xiàn)，使硅片面上的掩模像的對比度降低，影響成像質(zhì)量。由于 0級衍射光不包含掩模圖形的任何空間調(diào)制信息，所以要對掩模圖構(gòu)成像，至少要包含 1 級衍射光。在投影曝光系統(tǒng)中，掩模圖形的空間像的對比度依賴于投影

12、物鏡中參與成像的 1 級衍射光的比例。離軸照明技術(shù)經(jīng)過降低成像光束中的低頻成分來提高高頻成分在總光強(qiáng)中的比例，從而提高了空間像的對比度。光刻教育資料 光刻Team31掩膜版對準(zhǔn)系統(tǒng)一以shutter反射的E線光源作為對準(zhǔn)光源，將掩膜版對準(zhǔn)MARK與任務(wù)臺上基準(zhǔn)MARK進(jìn)展對準(zhǔn)。對準(zhǔn)過程復(fù)雜，精度要求高。對準(zhǔn)的后期進(jìn)展LSA、FIA激光校正，為WAFER對準(zhǔn)作預(yù)備。光刻教育資料 光刻Team32掩膜版對準(zhǔn)系統(tǒng)二LSA SET XALIGNMENT CHECK XLSA SET Y FIA SETYRSET XWGA SET YFIA SET XWGA SET ENDSTARTRETICLE SEARCHRSET XRSET YLOOP1NGOKRE