第六章 光刻曝光系统

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1、光学仪器工程及系统设计第六章光刻曝光系统光刻曝光系统光刻发展历史光刻原理曝光系统基本结构曝光系统技术难点曝光系统发展前景光刻工艺及光刻机结构光刻发展历史1958年世界上出现第一块平面集成电路，在短短的五十多年中，微电子技术以令世人震惊的速度突飞猛进地发展，创造了人间奇迹。人类社会和整个世界都离不开微电子技术。作为微电子技术工艺基础的微光刻技术与微纳米加工技术是人类迄今为止所能达到的精度最高的加工技术。1980年左右曾经有人预言：光刻线宽不能小于1微米；1989年曾经有预言：到1997年光刻技术将走到尽头；1994年也曾经有比较乐观的

2、长期预测，2007年线宽达到0.1微米（保守的预计为0.5微米）。这些预测都被光刻技术神话般进步的步伐远远抛在后头！过去的几十年证明，通过科学家的努力，人类就有办法实现当时看来已经超过当时光刻工艺物理极限的加工精度，不断地续写着新的神话。光刻发展历史摩尔定律芯片集成度18个月翻一番，每三年器件尺寸缩小0.7倍的速度发展。大尺寸、细线宽、高精度、高效率、低成本的IC生产，正在对半导体设备带来前所未有的挑战第一代第二代第三代第四代第五代十年一代1975-19851985-19951995-20052005-20152015-2025光刻

3、光源G线I线准分子激光浸没/二次EUV/EBL曝光波长436nm365nm248nm193nm13.5/10-6特征尺寸≧1um1-0.35um0.35u-65nm65-22nm22-7nm存储器bit﹤4M4M-64M64M-1G1G-16G﹥16G主流CPU8086-386PentiunproP4多核CPU晶体管104-105106-107108-1091010-10XCPU主频2-33MHz33-200MHz200-3800非主频标准硅片尺寸4-6″6-8″8-12″12-18″主流设计工具LE-P&RP&R-Synthesi

4、sSynthesis-DFMSoC系统设计主要封装形式DIP双列直插QFP平面安装BGA球栅封装SiP系统封装微电子技术每十年产生一代的进步5杰克.基尔比JackS.Kilby集成电路发明者提出大胆的设想：“能不能将电阻、电容、晶体管等电子元器件都安置在一个半导体单片上？”1958-9-12研制出世界上第一块集成电路2000年获诺贝尔物理学奖罗伯特.诺伊斯Robert. Noyce发明可商业化量产的集成电路1959-7研究出以二氧化硅膜开窗口杂质扩散技术、PN结的隔离技术，氧化膜上铝条连线技术，真正实现了半导体硅平面工艺创办仙童公司

5、和英特尔公司戈登.摩尔Gordon.Moore发现“摩尔定率”1965-1975发现并预言集成电路芯片晶体管数每18个月翻一番（约每三年翻二番，特征尺寸缩小到0.7倍，进一个节点）的摩尔定率英特尔(Intel)公司创始人之一总裁兼CEO安迪格罗夫AndyGrove使微处理器这颗数字革命的心脏强劲跳动，为数字时代提供源源不断的动力1986年格罗夫提出的新的口号“英特尔，微处理器公司”核心、双核、四核改变世界1987年接过英特尔的CEO接力棒张忠谋Zhangzhonmou创建了一个纯芯片制造代工的台积电模式的产业1987创建了全球第一家

6、专业代工公司--台湾积体电路制造股份有限公司（台积电）开创了半导体代工时代1985年台湾工研究院院长集成电路五十年中对世界最具影响力的五个人*光刻机发展路线图光刻机发展历史光刻机三巨头ASMLCanonNikon据2007年统计，在中高阶光刻机市场，ASML占有份额达60%左右，而在最高阶光刻机市场，ASML占有份额达90%左右光刻发展背景信息时代半导体产业集成电路光刻技术什么是光刻？定义：光刻是将掩模版上的图形转移到涂有光致抗蚀剂（或称光刻胶）的硅片上,通过一系列生产步骤将硅片表面薄膜的特定部分除去的一种图形转移技术。Lithog

7、raphy=Transferthepatternofcircuitryfromamaskontoawafer.waferdieImage(onreticle)Image(onwafer)Cell光刻定义光刻定义光刻工艺的简介硅片截面硅片截面表面生长氧化层氧化层的生长在扩散炉，图中为扩散炉光刻工艺的简介硅片截面表面生长氧化层光刻进行加工的片子，都必须经过的步骤-匀胶。上图中为2道匀胶机均匀胶层（正胶）光刻工艺的简介硅片截面表面生长氧化层图中为光刻的核心加工设备-光刻机。经过上版、版对准、上片、片对准后执行曝光。将掩膜图形复印到硅片表面

8、的胶层上均匀胶层（正胶）紫外线曝光灯光刻工艺的简介硅片截面表面生长氧化层曝光完成后，因为掩膜图形遮挡的原因，只有部分胶膜被紫外光充分照射，化学性质发生了改变（图中橘黄色所示位置被曝光）。紫外线曝光灯光刻工艺的简介硅片截面表面生长氧化层