剖析***的种类与原理

对于一个企业来说，最核心的竞争力是人才和技术。***是芯片制造工艺中的重要一环，也是我国集成电路产业发展的基础技术和核心设备，在一定程度上决定了我们对集成电路产业能否做出突破以及掌握核心技术。中国作为全球最大的半导体市场之一，在***的研究和制造方面投入了大量资金和人力资源，但与世界先进水平仍有很大差距。中国虽然在技术上处于领先地位，但在市场开发力度上与国外仍有一定差距。在此背景下，我们需要从国家层面制定更加系统的产业规划方案，加大资金投入和政策扶持力度，加快培养高端***技术人才和关键零部件制造能力。

那我们现在就来聊聊***，这个东西对我们有多重要呢？如果说一个东西能让我们的国家在半导体领域中处于世界领先地位，那么在这个领域中，***就是那个必不可少的关键设备。

***的种类繁多，根据曝光原理不同，***可以分为直写式、掩膜式、离子束光刻（也称为离子束）、掩膜反射式光刻和自组装***等。这些光刻方法在不同领域应用广泛，包括半导体和集成电路制造，以及纳米加工等。从曝光原理上看，直写式就是利用硅片表面不平整而形成的“光隧道”，将待加工零件直接印在硅片表面上；掩膜版则是利用光刻胶在特定材料中的化学键合在硅片表面上，用来掩蔽待加工表面。此外从光源上看，还有极紫外光（EUV）、深紫外光（DLP）和软X射线等。

目前，用于集成电路制造的***有两种：半导体***和光学（光刻）***。下面将分别介绍这两种***的相关知识。半导体***是根据芯片制造的工艺和设备来划分的，可以分为：193纳米湿法光刻、 DUV、 ArF+ ALD等技术路线，以及传统的干法光刻等技术路线。

***的种类与介绍

光刻技术是指通过掩模的工艺将线路设计好，然后把需要写入的信息通过光学系统转化为相应的信号，再通过掩模版上所做的特殊设计，以达到设计要求，将需要写入的信息复制到待加工零件上的技术。

***是半导体芯片制造过程中重要的设备之一。

其工作原理是：利用电磁场或光等作用产生与待处理图形相关的几何图形，再用光信号对图形进行显影来实现芯片结构与工艺要求。

光刻技术有两种：掩模版前处理和***后处理（又称曝光或 EUV）。

目前，主流应用为掩模版前处理；而先进封装和先进制造则需要***后处理（EUV），用于芯片制造。

一、接触式光刻

接触式光刻的原理是：

接触式***是利用刻蚀剂在被制造材料表面上形成图形。

-刻蚀剂是一种含有化学活性基团的物质，用于溶解已在光刻加工过程中形成的光刻胶。

-在***与被刻蚀材料表面之间，会形成化学键合。

-由于化学键合，光刻胶与被刻蚀材料间会产生接触而无法通过光刻工艺进行分离。

-因为化学键合不可能在一块芯片上进行，因此需要两块或者更多的晶圆，这是光刻工艺的一大挑战。

-接触式光刻技术已成为了主流集成电路制造设备之一。

二、***类型

根据使用的光源，***可分为单色光刻（无掩模）、双色光刻（有掩模）、多色***和深亚微米***四大类。

根据光源的不同，***可以分为单色与双色***。

单色光刻（无掩模）：波长短至400 nm，可通过扫描隧道显微镜进行扫描。

多色***：波长介于300至400 nm，曝光次数可在1至10次之间，且可选择不同波长光源。

在***类型中，单色光刻和双色光刻是最基本的两种类型；另外还有深亚微米光刻仪和纳米光刻系统等类型。

三、曝光原理

光源发出的光经过光刻镜头，将光能转变为电信号通过电子线路传输到光源，经光源和透镜组的反射和折射后进入***的玻璃基板。

光源在玻璃基板上形成反射光线，经镜片反射入人眼睛里。

***对光线进行分析，计算出图像位置信息（如：像素点坐标）和曝光距离（如：光学分辨率）并写入相应的存储单元里。

曝光时，由两块不同大小的硅片组成。

通过光栅刻蚀技术和树脂包覆硅片，形成具有特定形状、尺寸及性能水平的掩模表面，以达到工艺要求，并可获得具有一定形状、尺寸及性能水平的晶圆加工用掩模表面。

四、光源类型

1.光源类型：包括紫外线、电子束（电子束、离子束等）、等离子体、X射线；

2.光束的波长：短波长光束（<200 nm），长波长光束（>1000 nm）；

3.光束的方向性：平面（<90°角度，45°或90°角度）、空间角（60°至100°或60°至120度）；

4.光源的均匀性：光源不均匀会影响光刻胶的均匀性。

5.光源的能量：高能量光线被发射到介质中；低能量光线被反射回光束中。

6.光束直径：用于曝光的光束直径不能太小，不然会使图形变得非常粗糙。

7.光强分布：高光强有利于提高图形质量，反之会降低图形质量。

五、放大技术——镜头放大和光刻系统放大

镜头放大是一种将光刻系统的分辨率提高一倍以上的技术。

当光学元件被设置为放大镜头时，其在光信号作用下将会产生更大的光能。

这种技术称为光刻系统放大（OLE）。

OLE可通过光学系统的设计来实现，也可通过机械机构或电子系统进行控制。

OLE有多种形式，通常包括：光学系统，透镜或反射镜；电子控制装置；光电元件；机械装置。

目前大多数采用光学 OLE，其中一种称为 EOM的更先进工艺已应用于许多 OLE中。

六、光刻距离的计算方法

通过测量曝光区域和光刻胶的反射率，可以计算出光刻距离。

在实际生产中，对于半导体集成电路，光刻间距通常是根据需要调整的，这就需要利用一些简单的方法计算出光刻胶与基板之间的距离。

计算公式：

Etcher–曝光位置– Etcher–投影半径–U2=(2+1)

（2）计算：

[equivalent gamma depth]=[lg gamma depth]-[rm (lg)+[rm (n)]-[lg (n-1)]，其中 rm是曝光波长。

七、***未来的技术

光刻工艺发展至今，也经历了由2D到3D的转变，从40 nm到7 nm的进化速度很快，但2D***的精度在不断地提高。

而随着技术的发展，更高分辨率和更高频率的***也将会出现，如：

•更快、更低功耗（每秒一帧）的光刻工艺；

•高分辨率和高灵敏度（每秒1帧）；

•低成本（价格低廉）；

•多通道（可以达到8个通道同时曝光）；

•超宽曝光范围（小于300 nm至1000 nm）；

•扫描速率、扫描速度及重复精度等多种指标满足需求。