半导体光刻中晶圆缺陷问题的研究

摘 要在摩尔定律的指引下，半导体工业每两至三年就跨上一个新的台阶。大量资金投入，工程技术人员的使用高于工业界平均比例，这些导致了半导体生产高昂的分摊成本,加上激烈竞争使得产品价格持续下滑，驱使大部分芯片生产厂运行在一个大规模量产，高良品率的水平上。维持及提高良品率对半导体工业至关重要，无论对于哪种工艺技术，高水平的工艺良品率是生产性能可靠的芯片并获得收益的关键所在。抑制良品率的重要方面是有缺陷的晶圆一般是无法修复的。在某些情况下没有满足性能要求的晶圆被降级处理做低端应用。废弃的晶圆可以发挥余热，被用作某些制程工艺的控制晶圆或假片，这些缺陷主要来源于晶圆生产区域涉及到的不同的液体、气体、洁净室空气、人员、工艺、设备和水。微粒和其它细小的污染物寄留在晶圆内部或表面，晶圆表面受到了污染或产生不规则的孤立区域。很多缺陷是在光刻时造成的，研究并解决光刻晶圆缺陷问题，对提高芯片良品率意义重大1。本文首先对微电子技术，集成电路，半导体制造基本流程进行了简单的概述。接着介绍了光刻的基本工艺流程以及光刻所需的物质包括光罩、光源、光刻机、光阻、光阻涂布机等。晶圆缺陷大部分与光阻涂布机有关系，为此本文重点介绍了光阻涂布机的结构和工作原理。本文以光刻实际生产中遇到的晶圆缺陷问题为实例，对光阻问题缺陷，微尘粒子缺陷，环状缺陷，刮伤缺陷，球状缺陷，线形缺陷，单片晶圆缺陷等进行了深入研究，分析导致晶圆缺陷产生的因素，通过实验找到了可行的解决办法，减少了产品的返工率和废品率，提高了生产效率。关键词: 晶圆缺陷，光刻，光阻涂布机，显影，去离子水s a to of to to it of in a of is a of is of of is In is to do be as of in in or of it or in so to a of of of So on on of in of a 第一章 绪论. 电子技术的介绍. 集成电路的介绍. 导体制造流程简介. 研究光刻中晶圆缺陷问题的重要性. 课题内容、背景与意义.刻工艺流程. 光刻的简单介绍. 刻工艺流程介绍.刻所需的物质. 罩. 光源. 光刻机. 光阻. 光阻涂布机.圆缺陷问题的研究. 光阻 . 晶圆微尘粒子试缺陷. 晶圆边缘的环状缺陷. 晶圆刮伤缺陷. 圆球状缺陷. 圆线形缺陷. 片晶圆缺陷. 39第五章 结论与意义. 文 献. 45致 谢. 46第一章 绪论1第一章 绪论近二十年来，集成电路技术迅猛发展，集成度的不断提高一直遵从摩尔定律：动态随机存储器(集成度每十八个月翻一番2。半导体集成电路是我们这个时代所创造的奇迹，正是这种能够将数以千万计的元器件集成于一块面积只有几平方厘米的硅芯片上的能力造就了今天的信息时代。随着微电子加工工艺技术的不断发展，工艺设备的更新和工艺环境的改善，已经使现有的光刻工艺体系有了质的飞跃。但由于其工艺过程和内容的特殊性，同时器件的掩模版图形越来越复杂，图形面积越做越大，线条要求越来越细，器件性能和精度要求越来越高，就目前的工艺条件来说，整个光刻工艺流程并不能摆脱或完全摆脱人工的参与，同时还有工艺设备的稳定性、工艺原材料的影响等因素依然存在，因此，避免和消除工艺过程中造成的各种缺陷，进一步提高器件成品率和可靠性等性能参数，仍然是光刻工艺质量控制的工作重点。研究并解决光刻晶圆缺陷问题，对提高芯片良品率意义重大。电子技术的介绍微电子技术是以集成电路为核心，实现电子电路和电子系统超小型化及微型化的技术。它也泛指应用大规模或超大规模集成电路，并综合利用现代计算机技术和通信技术，生产现代高速计算机、通信产品以及在各个领域中应用这些产品的一种综合技术，是当今信息社会和时代的核心竞争力3。微电子技术当前发展的一个鲜明特点就是：系统级芯片，由于 成电路规模越来越大，复杂程度越来越高，已经可以将整个系统集成为一个芯片4。正是在需求牵引和技术推动的双重作用下，出现了将整个系统集成在一个 进一步发展，可以将集成各种物理的、化学的和生物的敏感器和执行器与信息处理系统在一起，从而完成从信息获取、处理、存储、传输到执行的系统功能，这是一个更广义上的系统集成芯片。微电子技术的另一个显着特点就是其强大的生命力，它源于可以低成本、大批量地生产出具有高可靠性和高精度的微电子结构模块。这种技术一旦与其他学科相结合，便会诞生出一系列崭新的学科和重大的经济增长点。军用高技术是以微电子技术为核心和基础的。迅猛发展的军用高技术，巨大变革的武器装备，在某种意义来说就是微电子技术迅猛发展和广泛应用的结果。第一章 绪论2由于很强的渗透性，微电子技术对国民经济和现代科学技术发展起着巨大的推动作用，其发展水平和发展规模已成为衡量一个国家军事、经济实力和技术进步的重要标志。正因为如此、微电子技术被世界各国作为最要害的技术列在高技术的首位，使其成为争夺技术优势的最重要的领域。成电路的介绍集成电路可以看做是一种微型电子器件或部件。运用一定工艺，把一个电路中所需的晶体管、二极管、电阻、电容和电感等元件及布线互连一起，制作在一小块或几小块半导体晶圆或介质基片上，然后封装在一个管壳内，成为具有所需电路功能的微型结构；其中所有元件在结构上已组成一个整体，使电子元件向着微小型化、低功耗和高可靠性方面迈进了一大步。硅是现代集成电路使用的主要半导体材料1。集成电路以电子元件包含的数目可以分为小规模、中规模、大规模、超大规模和极大规模集成电路。单个集成电路所含电子元件的数目小于 100的集成电路称为小规模集成电路，电子元件数在 1000000万之间的称超大规模集成电路，超过100万的集成电路称为极大规模集成电路。使用的微处理器和图形加速芯片等都是超大规模和极大规模集成电路。按其功能、结构的不同，可以分为模拟集成电路、数字集成电路和数/模混合集成电路。模拟集成电路又称线性电路,用来产生、放大和处理各种模拟信号即幅度随时间变化的信号，其输入信号和输出信号成比例关系。而数字集成电路用来产生、放大和处理各种数字信号即在时间上和幅度上离散取值的信号。集成电路的优点是体积小，重量轻，引出线和焊接点少，寿命长，可靠性高，性能好，同时成本低，便于大规模生产。集成电路的工作速度是由组成逻辑门电路的晶体管尺寸决定的。尺寸越小的晶体管，有越高极限工作频率，门电路的开关速度就越快。所以从集成电路问世以来，人们就一直在缩小门电路面积上下工夫。摩尔做为 965 年在电子学杂志上曾发表论文预测，单块集成电路的集成度平均每 18就是有名的摩尔定律。做为微电子技术的结晶的集成电路芯片是计算机和通信设备的硬件核心，是现代信息产业的基础。它在好多方面得到广泛应用，如工、民用电子设备包括收录机、电视机、计算机等，也在军事、通讯、遥控等方面也得到广泛的应用。装配有集成电路的电子设备，其装配密度比晶体管可提高几十倍至几千倍，设备的第一章 绪论3稳定工作时间也可大大提高。在我国，电子信息产业已成为国民经济的支柱性产业，作为支撑信息产业的微电子技术，近年来在我国出现、崛起并以突飞猛进的速度发展起来，使得微电子技术成为衡量一个国家科学技术进步和综合国力的重要标志。世界集成电路产业的发展十分迅速，以集成电路为基础的电子信息产品的市场总额超过 1万亿美元，成为世界第一大产业。导体制造流程简介集成电路的制造流程，犹如一场精致细密的建筑结构施工，建筑师将设计蓝图和施工流程设计出来，经过工程部门(模块 定施工法则后，交由施工单位制造部来执行建筑工事5。空白的硅晶圆就像一块平整的大工地，经过不断的整地即平坦化和离子植入，灌浆混沙填土上钢架即薄膜沉积，再经过砌墙挖坑打洞筑沟即显影和蚀刻，等重复的制程，一层一层堆栈而上，制作成拥有复杂结构和完善功能的集成电路。如图 1产晶圆是半导体制造过程的第一步，从半导体材料切割下来的圆形薄片。材料的尺寸由 12到 30厘米不等，成品晶圆的厚度约有 15密耳（1 密耳=硅是半导体的主要材料。在生产过程中，从沙子（地球上蕴藏量最丰富的物质之一）提取而成并经纯化的多晶硅，被加热融解成为液态。再将一小块固体硅（称作晶种）加在溶液表面，然后把晶种慢慢从融液中拉出来，融液会快速冷却，形成一枚单晶棒。接着晶棒会经过研磨，使直径变得均匀，再用钻石锯刀切割成一片片薄薄的晶圆。切割下来的晶圆再通过一连串机器，加以研磨以及化学抛光处理，确保尺寸和形状整齐。晶圆是真正用于半导体制造的载体，研磨清洗后的晶圆将会送到晶圆加工工厂进行晶圆加工，将电路和器件制造在晶圆上。如图 1晶圆制造的流程图。图 1导体制造流程简介第一章 绪论4晶圆被送到炉管区，因为本区的机台都为一根根的炉管，沉积一层不导电的保护材料，二氧化硅。利用高温给予物质能量而产生运动，在热炉管内的含氧环境中晶圆被加热，晶圆曝氧可以使二氧化硅层成长，然后使用化学气相沉积方法，利用热能、电浆放电或紫外光照射等化学反应的方式，使二氧化硅沉积在晶圆表面，形成稳定固态薄膜。在晶圆的后续制作过程中，二氧化硅的成长，沉积会进行很多次。用具有研磨性物质的机械式研磨与酸碱溶液的化学式研磨，可以使晶圆表面达到全面性的平坦化，对后续薄膜沉积有帮助13。光刻制程可以在芯片建立多层电路图案。在晶圆表面上覆盖上一层感光性强的化学制品光阻。利用曝光显影技术，把高能量紫外线，透过光罩照射到涂有光阻的硅片上，像光透过电影底片形成图像一样。经过显影后，受光照射过的部分薄膜会被移除。晶圆上于是出现曝光和未曝光的不同部分，形成电路图案。未曝光的部分接着会经进一步处理，使它们的电特性改变。每加上一层新材料，都会重复上述各个步骤，于是逐层制成整块电路。当完成制造所有元件，最后会替电路加上一层金属，如前一样，在硅片上涂布光阻，然后进行曝光。但所用的光罩会描绘出连接晶圆各个部分的导线的布局图。光阻经过显影后，受光照射过的部分会被移除。金属层如果未受薄膜保护，将会被除去，成为导线。经过黄光定义出我们所需要的电路图，用适当的腐蚀液或气体，无光阻覆盖的氧化层或金属薄膜腐蚀掉，而把有光阻覆盖的氧化层或金属薄膜区域保存下来，此步骤就称之为蚀刻，因为它好像雕刻，一刀一刀的削去不必要的木屑，完成作品。最后形成的图形是用二氧化硅加以保护的部分包围着未受保护的硅晶圆部分。在晶圆上做出极细微尺寸的图案是集成电路的制造所必须的，而这些图案最主要的形成方式是使用蚀刻技术，将微影技术所产生的光阻图形，无论是线，面或是孔洞，以化学腐蚀反应的方式，或物理撞击的方式，或以上两种方式的综合，重视无误的转移到薄膜上，以定义出整个集成电路所需的复杂结构。光刻与蚀刻制程在晶圆表面形成图案。经过几次光刻与蚀刻步骤，在晶圆表面叠加成多层不同图案。图1圆制造流程图第一章 绪论5为了能在晶圆上控制电流，加热晶圆，使晶圆部分区域接触添加剂，进行离子注入。使带掺杂的分子和原子电离，使之加速到一定的能量注入到晶圆中，然后进行退火，使杂质激活，达到掺杂的目的，添加剂里的原子能够替换晶圆里的部分硅原子来改变其导电性。为了进行电路连接，使导电金属（通常是铝）在晶圆表面沉积。使用光刻和蚀刻制程去除没有用的金属。现在复杂的晶圆都需要很多层绝缘体。一个正常运作的晶圆需要连接数以百万计的传导线路，包括层上水平连接和各层之间的垂直连接。对晶圆上的每一个晶粒进行测试。有缺陷的晶粒被标记起来，在进行晶圆切割时这些晶粒被剔除。每个晶粒都按照要实现功能的不同进行单独封装。比如要应用在电脑上的晶粒被封装后能够插入电脑集成电路板。封装好后，在进行最终使用前，晶粒将进行再一次测试以确保功能正常。究光刻中晶圆缺陷问题的重要性在半导体器件特别是超大规模集成器件从单晶圆衬底材料经过多次氧化、淀积、光刻等各项工艺到最后的中测、封装、末测的整个制作过程中, 都有可能产生各种缺陷, 尤其是重复次数最多的光刻工艺,它几乎贯穿至封装前的整个器件工艺制作过程。经有关的工艺分析资料表明, 光刻引入的工艺缺陷几乎占整个工艺流程总缺陷的50%。除了掩模版质量引起的缺陷外, 大部分是在进行光刻工艺的操作过程中由于人流(人员的行为)、物流(操作介质)、气流(净化环境)等因素引起随机分布的点缺陷7。光刻制成的微图形，给出了电路的形貌，光阻下面的各层材料都要按照这个微图形去制作，光刻的质量非常重要，直接影响到了器件的性能，成品率和可靠性。对其有如下要求，刻蚀的图形完整性好，尺寸准确，边缘整齐，线条陡直，图形内无针孔，图形外无小岛，不染色，硅片表面清洁，无底膜，图形套刻准确。目前的先进技术和市场压力再次强调对光刻区缺陷的有效管理。晶圆厂需要在生产过程中需要对缺陷进行严格的监控，及时探测缺陷造成的工艺偏差，检测和判断缺陷来源，在产品生产缺陷前修正机台，以降低成品率的损失。缺陷造成整批晶圆的返工或报废，对产能和成本影响比较大。在蚀刻前检测出缺陷并对晶圆进行返工的能力增加了这个区域缺陷控制的价值8。第一章 题内容、背景与意义本人从 2008 年7 月起至今在中芯国际集成电路制造（天津）有限公司光刻部门从事光刻设备的维护与保养工作。本课题从光刻基本概念入手，介绍光刻基本工艺流程，进一步阐述了光刻所需的物质，包括光罩，光源，光刻机，光阻，光阻涂布机等。晶圆缺陷大部分与光阻涂布机有关系，为此本文重点介绍了光阻涂布机的结构和工作原理。另外，本文以光刻实际生产中遇到的晶圆缺陷问题为实例，对光阻问题缺陷，微尘粒子缺陷，环状缺陷，刮伤缺陷，球状缺陷，线形缺陷，单片晶圆缺陷等进行了深入研究，分析导致晶圆缺陷产生的因素，通过并通过多种途径找到了可行的解决办法，并将其应用于实际生产的过程中，减少了产品的返工率和废品率，提高了生产效率。第二章 光刻工艺流程7第二章 刻的简单介绍光刻就是将集成电路结构图形制作在光罩（，然后将光罩上的图形转印在涂布有光阻薄膜的晶圆上，经过穿过光罩光线的照射以及显影处理，光阻层便可呈现出与光罩上相同图形结构，并可将图形尺寸适当地缩小，以便在晶圆上制造出许多相同电路结构的集成电路产品。光刻技术与日常生活中的照相技术很相似，我们把相机中的摄影与光刻中的微影的进行了比较。光刻过程就是一个照相冲洗底片的过程。光阻涂布机把光阻涂布到晶圆上就等同于底片，而曝光机就是一台最高级的照相机。光罩上的电路图形就是“人物”。通过对准,对焦,打开快门，让一定量的光照过光罩，其图像呈现在芯片的光阻上，曝光后的晶圆被送回光阻涂布机的显影槽，被显影液浸泡，曝光的光刻胶被洗掉，图形就显现出来了,如图 2刻的目的是为非刻蚀区或非离子注入区提供覆盖保护，作为刻蚀的模板，未盖有光阻的地方与刻蚀气体反应，被吃掉，去除光阻后，就会有电路图形留在芯片上，也可以充当离子注入的模板。光刻区采用黄光照明，因为白光中包含 365像洗相片的暗房采用暗红光照明一样。刻工艺流程介绍晶圆由薄膜工艺，在晶圆表面长膜后，进入光刻工艺。简单的来说，光刻制程分为四大部分: 光阻涂布、曝光、显影、检测9。如图2示。图2影与微影对比图第二章 光刻工艺流程8（1）光阻涂布光阻涂布就是在二氧化硅或金属薄膜表面覆盖一层光阻，要求光阻均匀，达到预期的厚度，与二氧化硅薄膜或金属薄膜粘附性好，无灰尘，夹杂物等。为了保证光阻薄膜的质量，光阻涂布一般在黄光下进行，防止光阻曝光失效。在晶圆上面涂上一层光阻，共分成六大步骤。第一步: 脱水(用加热法去掉晶圆的水分，如图 2二步: 粘附(用粘附剂(在晶圆表面以增加粘附性，使得晶圆与光阻更容易结合，如图 2三步: 冷却(把晶圆冷却到室温，如图 2涂布光阻之前，对晶圆温度进行控制。图 2刻工艺流程图图 2水示意图图 2附示意图图 2却示意图第二章 光刻工艺流程9第四步:光阻涂布(把晶圆涂上一层光阻胶，如图 2阻在旋转马达的作用下，形成厚度均匀的光阻薄膜。第五步: 预烘 (用加热法把光阻中的溶剂蒸发掉，如图2完光阻之后，要进行预烘，主要目的是通过预烘将光阻中的溶剂蒸发，并控制光阻的敏感度和将来的线宽，同时也将光阻中的残余内应力释放。第六步: 冷却(把晶圆冷却到室温，如图 2曝光之前，对晶圆温度进行控制。（2）曝光曝光是将涂布在晶圆表面的光阻感光的过程，通过光照射光阻，使其感光，将光罩上的图形传递到晶圆上的过程，如图2光最重要的两个参数是 光量)，距)。如果能量和焦距调整的不好，就不能得到要求的分辨率和要求大小的图形，主要表现在图形的图 2阻涂布示意图图2烘示意图图 2却示意图图 2光示意图第二章 光刻工艺流程10超出要求的范围。因此要求在生产时要时刻维持最佳的能量和焦距，这两个参数对于不同的产品会有不同。（3）显影显影类似于洗照片，是将曝光完成的晶圆进行成象的过程，通过这个过程，成象在光阻上的图形被显现出来。显影的目的是去除晶圆表面被曝光的区域，将没有被曝光的区域完整的留下。第一步, 曝光后的烤(在曝光结束后对光阻进行控制精密的烘烤过程，如图 2光后烘烤的目的在于使被曝光的光阻进行充分的化学反应，以使被曝光的图形均匀化，可以得到质量较好的图形。第二步,冷却( 把晶圆冷却到室温，如图 2果显影之前晶圆的温度太高，那么曝光残留的光阻有可能会被留在晶圆的表面。反之，如果显影之前晶圆的温度太低，将会造成过显的效应，没有被曝光的光阻也有可能被去除。第三步, 显影(显现图形，如图 2影液喷头喷涂显影液与被曝光光阻发生反应，形成残留的反应物被去离子水 2光后烘烤示意图图 2却示意图图 2影示意图第二章 光刻工艺流程11第四步, 后烘(使光阻硬化，如图 2烘是通过烘烤使显影完成后残留在晶圆上的显影液蒸发，并且固化显影完成之后的光阻的图形的过程，同时去除显影后光阻图形中残留的水分。第五步, 冷却(把晶圆冷却到室温，如图 24) 光刻工艺的在线检测当晶圆完成光刻工艺，进入蚀刻与离子注入之前，要对晶圆进行目检和量测，保证晶圆光刻工艺的完成质量。对机台 晶圆进行迭对测量。由于集成电路是由很多层电路重迭组成的，因此必须保证每一层与前面或者后面的层的对准精度，如果对准精度超出要求范围内，则可能造成整个电路不能完成设计的工作。因此在每一层的制作的过程中，要对其与前层的对准精度进行测量，如果测量值超出要求，则必须采取相应措施调整制程条件。光刻的 0个点,如图 2圆被送进 确定晶圆的位置从而找到 个标记是一个方块在另一个方块的里边的结构。大方块是前层，小方块是当层；通过小方块是否在大方块中心来确定 2烘示意图图 2却示意图12 3456 78 910 11121314 15161718 1920图 2测点示意图第二章 D）扫描电子显微镜是一种测量用的仪器，通常可以用于测量关键尺寸 及观察图案。光罩图案中最小的线宽，曝光过后，它的图形也被复制在晶圆上，通常如果这些最小的线宽能够成功的成象，同时曝光的其它的图形也能够成功的成象。因此通常测量 圆被送 ，电子束扫过光阻图形(有光阻的地方和无光阻的地方产生的二次电子数量不同；处理此信号可得到的图像，对图像进行测量得到 检机台 曝光和显影完成之后，通过 其是否正常，其检查项目包括：D,解析度成像检测是捕捉任何微观缺陷的最佳方式，缺陷的种类与形貌、工艺整合有关，如图形重复，线 孔缺失，这些关键缺陷常常在蚀刻、去胶、清洗后才能被检测出来。当显影后检测完成，就要决定是否流到蚀刻，还是返工或报废。光刻 个点，晶圆中间的一点和周围四点,如图2刻工艺完成之后，晶圆被送到蚀刻工艺(无光阻覆盖的区域反应，再去除光阻或被送去进行离子注入(如图 21453图 2刻与离子注入第三章 光刻所需的物质13第三章 光刻所需的物质光刻需要的的物质有光罩，光源（包括 光刻机，光阻，光阻涂布机（主要包括光阻涂布单元和显影槽显影单元）。罩光罩(有很多图形(模板。也称为光掩模板(曝光过程中的原始图形的载体，通过曝光过程，这些图形的信息将被传递到芯片上。光罩是一块石英玻璃，它的一面镀有一层铬膜（不透光）。在制造光罩时，用电子束或激光在铬膜上写上电路图形（把部分铬膜刻掉，透光）。在距铬膜5地方覆盖一极薄的透明膜（保护铬膜不受外界污染。为了防止灰尘(者微尘粒子(在光罩的图形面上的一层保护膜。如图 3罩是高精密度的石英平板，是用来制作晶圆上电子电路图像，以利集成电路的制作。光罩必须是完美无缺，才能呈现完整的电路图像，否则不完整的图像会被复制到晶圆上。光罩分为 罩和罩。罩为传统的铬膜光罩，只是利用光讯0 与1 干涉成像，主要应用在较不重要的层。罩(为了增加曝光图案的真实性，做了一些修正的光罩，例如 罩(不同于罩，利用相位干涉原理成象，目前大都应用在 如 增加图形的分辨率。图 3罩第三章 光刻所需的物质14光罩室同时不能超过两个人在其中，为了避免产生更多的微尘粒子和静电而损坏光罩。存取光罩的基本原则是戴上手套，轻拿轻放，光罩盒打开的情况下，不准进出光罩室。为了避免静电破坏光罩，光罩夹子上连一导线到金属桌面，可以将产生的静电导出。源光源的种类分为：(1) 65光过程中用到的光，由灯)产生，其波长为365波长较长，因此曝光完成后图形的分辨率较差，可应用在次重要的层次。机台型号主要有佳能斯麦400(200(2) 48193光过程中用到的光，所用光源为紫外线，其波长为248波长较短，因此曝光完成后的图形分辨率较好，用于较为重要的制程中。机台型号主要有佳能00阿斯麦750/850/1100(200 长不同，因此应用的场合也不同。者较先进制程（不重要的层上。刻机近代光刻技术从八十年代至今，由曝光光源波长划分可分四个阶段：高压水银灯的 3865489310。在半导体芯片制造设备中，投资最大、也是最为关键的是光刻机，光刻机同时也是精度与难度最高、技术最为密集、进步最快的一种系统性工程设备。光学光刻技术与其它光刻技术相比，具有生产率高、成本低、易实现高的对准和套刻精度、掩模制作相对简单、工艺条件容易掌握等优点。第三章 光刻所需的物质15光刻机在曝光中可以达到精确度宏观理解，它是一个集机，光，电为一体的高精密机器。如图 3兰的 有生产最先进光刻设备和推动集成电路工艺技术不断向更微小尺寸发展的先进技术11。光刻机为了控制层与层之间的对准小于 40纳米，在曝光过程中，光罩和晶圆的运动要保持很高的同步性。在 250纳米/秒的扫描曝光时，两者同步位置小于 10纳米。相当于两架时速 1000公里小时的波音 747飞机前后飞行，相距小于 10微米。光刻机的基本工作原理一般是利用准分子激光器作为照明光源；激光光束通过照明系统形成部分相干、环形、均匀光束照明光罩台上的光罩；投影物镜将光罩精确地缩小成像到晶圆上完成曝光；光罩与晶圆的对准则是由激光干涉测量精密定位的光罩台和晶圆台，以及专门的光学对准系统来完成。如图3刻机主要技术指标光刻分辨力(套刻精度(产量(的最小“小集成度可以越高，每个芯片上可做的芯片数量越多，难度也越大。它是代表工艺水平的重要参数。为图形越来越小，曝光机分辨率有限。曝光机分辨图 3刻机图 3刻机的基本原理图第三章 光刻所需的物质16率是由以下这些参数决定的，分辨率=。是用于曝光的光波长；光罩对透镜张开的角度的正弦值。最大是1；想提高曝光机的分辨率，就要减短曝光的光波长，选择新的光源；把透镜做大，提高波长缩短，以提高分辨率，困难在透镜材料。能透157晶体很难生长。还未发现能透过更短波长的材料12。套刻精度与光刻分辨力密切相关。刻精度主要与晶圆台和光罩台定位精度、光学对准精度、同步扫描精度等因素有关，定位精度、对准精度和同步扫描精度分别约为套刻精度的1/5，高生产效率是光刻机实现产业化的必要条件。为了提高生产效率, 必须优化设计激光器输出功率、重复频率、曝光能量控制、同步扫描等各个技术环节, 并采用先进技术尽量减少换片、步进和光学对准等环节所需时间13。光刻机分类主要有按光源分类：长=365长=2481) 高压汞灯光谱中的365线，我们也称其为2) 光器，产生248 光；(3) 光器，产生193 光；(4) 光器，波长157上三者我们称其为运作方式分为，扫描机(步进机(描机(一种曝光机，其曝光动作为一个曝光区域曝光时，先扫描完整个区域，扫描完后再移到下一个区域，光罩台与晶圆台同时运动。机台型号主要有佳能00阿斯麦400/750/850/1100(200步进机(一种曝光机，其曝光动作为by 次曝整个曝光区域，把整个图形投影到晶圆上，一个一个曝过去。机台型号主要有佳能00和尼康201/301/302(200扫描机(步进机(曝光区域大，象差较小，代表透镜成象的能力，越小越好。阻光阻(一种感光的化学物质，在光刻工艺中经过曝光和显影两个步骤将光罩(的图形转移到光阻上，在下一站刻蚀（离子注入（作为保护层将不需要刻蚀（离子注入（地第三章 光刻所需的物质17方保护起来，再次将图案转移到晶圆上，在图形中还可以用于与其他图形对准。光阻分正光阻(负光阻(感光的部分溶于显影剂(叫正光阻。这种光阻的特性是将其曝光之后，感光部分的性质会改变，并在之后的显影过程中被曝光的部分被去除，具有很高的分辨率，直到器件特征尺寸减小到3光的部分不溶于显影剂的叫负光阻。将其曝光之后，感光部分的性质被改变，但是这种光阻的特性与正光阻的特性刚好相反，其感光部分在将来的显影过程中会被留下，而没有被感光的部分则被显影过程去除，价格比较便宜。光阻种类有很多，可根据它所适用的曝光波长分为阻层的厚度与光阻种类有关。阻厚度与芯片（旋转速度有关，越快越薄，与光阻粘稠度有关。光阻厚度均匀度与芯片（旋转加速度有关，越快越均匀，与旋转加减速的时间点有关。有两种物质比较特殊，经常被使用在光阻涂布的前后，分别是被涂布在光阻下面的一层减少光的反射的物质。是被涂布在光阻上表面的一层减少光的反射的物质。他们的作用分别是减少曝光过程中光在光阻的上下表面的反射，以使曝光的大部分能量都被光阻吸收。阻涂布机光阻涂布机(光刻制程中一系列步骤的组合，其包括：晶圆的前、后处理，上光阻(显影(过程14。光阻涂布机的外形，如图3 3光阻曝光示意图图 3光阻曝光示意图第三章 光刻所需的物质18光阻涂布机的配置结构以及晶圆在机台中的流程,如图3子单元（为以下几种，包括中“*P”代表板子的意思；“C*”代表冷却的意思；“L*”代表低温的意思；“*H*”*H”P*”代表精确的意思。旋转单元(主要处理单元): 响光阻薄膜的均匀度(平均值和范围值)。旋转单元(主要处理单元): 制送单元: 圆边缘曝光单元: 送手臂: 1234臂。晶圆在机台中的流程：图中标识红线的箭头为晶圆进入机台的路径，标识蓝线的箭头为晶圆从机台出来的路径。图 3阻涂布机外形图图 3阻涂布机配置结构图第三章 光刻所需的物质192222222344433333322先进入过中转的传输单元，晶圆被送入温度为120的热板圆表面被喷涂一层使晶圆表面更容易与光阻结合，之后进入冷板冷却，为光阻涂布做好准备，接着晶圆被送进行光阻涂布，光阻涂布完之后，需要在温度为120的