光刻机怎么制造芯片

Question

如题所述

Answer 1

摘要：光刻机顾名思义就是“用光来雕刻的机器”，是芯片产业中宝贵且技术难度最大的机器。光刻机的种类有哪些？光刻机又名：掩模对准曝光机，曝光系统，光刻系统等，有接触式曝光、接近式曝光、投影式曝光等光刻机。光刻机怎么制造芯片？下面来了解下。一、光刻机的种类有哪些
1、接触式曝光（ContactPrinting）
掩膜板直接与光刻胶层接触。曝光出来的图形与掩膜板上的图形分辨率相当，设备简单。接触式，根据施加力量的方式不同又分为：软接触，硬接触和真空接触。
（1）软接触：就是把基片通过托盘吸附住（类似于匀胶机的基片放置方式），掩膜盖在基片上面。
（2）硬接触：是将基片通过一个气压（氮气），往上顶，使之与掩膜接触。
（3）真空接触：是在掩膜和基片中间抽气，使之更加好的贴合（想一想把被子抽真空放置的方式）。
缺点：光刻胶污染掩膜板；掩膜板的磨损，容易损坏，寿命很低（只能使用5～25次）；容易累积缺陷；上个世纪七十年代的工业水准，已经逐渐被接近式曝光方式所淘汰了，国产光刻机均为接触式曝光，国产光刻机的开发机构无法提供工艺要求更高的非接触式曝光的产品化。
2、接近式曝光（ProximityPrinting）
掩膜板与光刻胶基底层保留一个微小的缝隙（Gap），Gap大约为0～200μm。可以有效避免与光刻胶直接接触而引起的掩膜板损伤，使掩膜和光刻胶基底能耐久使用；掩模寿命长（可提高10倍以上），图形缺陷少。接近式在现代光刻工艺中应用最为广泛。
3、投影式曝光（ProjectionPrinting）
在掩膜板与光刻胶之间使用光学系统聚集光实现曝光。一般掩膜板的尺寸会以需要转移图形的4倍制作。优点：提高了分辨率；掩膜板的制作更加容易；掩膜板上的缺陷影响减小。
投影式曝光分类：
（1）扫描投影曝光（ScanningProjectPrinting）。70年代末～80年代初，〉1μm工艺；掩膜板1：1，全尺寸；
（2）步进重复投影曝光（Stepping-repeatingProjectPrinting或称作Stepper）。80年代末～90年代，0.35μm（Iline）～0.25μm（DUV）。掩膜板缩小比例（4：1），曝光区域（ExposureField）22×22mm（一次曝光所能覆盖的区域）。增加了棱镜系统的制作难度。
（3）扫描步进投影曝光（Scanning-SteppingProjectPrinting）。90年代末～至今，用于≤0.18μm工艺。采用6英寸的掩膜板按照4：1的比例曝光，曝光区域（ExposureField）26×33mm。优点：增大了每次曝光的视场；提供硅片表面不平整的补偿；提高整个硅片的尺寸均匀性。但是，同时因为需要反向运动，增加了机械系统的精度要求。
4、高精度双面
主要用于中小规模集成电路、半导体元器件、光电子器件、声表面波器件、薄膜电路、电力电子器件的研制和生产。
高精度特制的翻版机构、双视场CCD显微显示系统、多点光源曝光头、真空管路系统、气路系统、直联式无油真空泵、防震工作台等组成。
适用于φ100mm以下，厚度5mm以下的各种基片的对准曝光。
5、高精度单面
针对各大专院校、企业及科研单位，对光刻机使用特性研发的一种高精度光刻机，中小规模集成电路、半导体元器件、光电子器件、声表面波器件的研制和生产。
高精度对准工作台、双目分离视场CCD显微显示系统、曝光头、气动系统、真空管路系统、直联式无油真空泵、防震工作台和附件箱等组成。
解决非圆形基片、碎片和底面不平的基片造成的版片分离不开所引起的版片无法对准的问题。
二、光刻机怎么制造芯片
1、沉积
制造芯片的第一步，通常是将材料薄膜沉积到晶圆上。材料可以是导体、绝缘体或半导体。
2、光刻胶涂覆
进行光刻前，首先要在晶圆上涂覆光敏材料“光刻胶”或“光阻”，然后将晶圆放入光刻机。
3、曝光
在掩模版上制作需要印刷的图案蓝图。晶圆放入光刻机后，光束会通过掩模版投射到晶圆上。光刻机内的光学元件将图案缩小并聚焦到光刻胶涂层上。在光束的照射下，光刻胶发生化学反应，光罩上的图案由此印刻到光刻胶涂层。
4、计算光刻
光刻期间产生的物理、化学效应可能造成图案形变，因此需要事先对掩模版上的图案进行调整，确保最终光刻图案的准确。
5、烘烤与显影
晶圆离开光刻机后，要进行烘烤及显影，使光刻的图案永久固定。洗去多余光刻胶，部分涂层留出空白部分。
6、刻蚀
显影完成后，使用气体等材料去除多余的空白部分，形成3D电路图案。
7、计量和检验
芯片生产过程中，始终对晶圆进行计量和检验，确保没有误差。检测结果反馈至光刻系统，进一步优化、调整设备。这一部，就需要用到纳米级超精密运动平台这一关键设备了。
8、离子注入
在去除剩余的光刻胶之前，可以用正离子或负离子轰击晶圆，对部分图案的半导体特性进行调整。
9、视需要重复制程步_
从薄膜沉积到去除光刻胶，整个流程为晶圆片覆盖上一层图案。而要在晶圆片上形成集成电路，完成芯片制作，这一流程需要不断重复，可多达100次。
10、封装芯片
最后一步，运用超精密运动平台，进行晶圆切割，获得单个芯片，封装在保护壳中。这样，成品芯片就可以用来生产电视、平板电脑或者其他数字设备了！