這三種光刻機你都知道嗎?為什麼ASML選擇第二種?看完就懂了

2021-02-13 物理微電子前沿科普

光刻機光源的兩種方式，一種是DPP EUV光源利用放電使負載（Xe或Sn）形成等離子體，輻射出紫外線，利用多層膜反射鏡多次反射淨化能譜，獲得光，第二種LPP EUV其原理是利用高功率雷射加熱負載(Xe或Sn)形成等離子體，等離子體輻射出紫外線，利用多層膜反射鏡多次反射淨化能譜，獲得1EUV光。這篇文章主要介紹三種光刻機，一種是無掩膜雷射直寫光刻機，一種是大面積曝光的接觸式光刻機，第三種是電子束光刻機（EBL）。

無掩膜雷射直寫光刻機

無掩膜雷射直寫光刻機

首先介紹第一種，第一種無掩膜雷射直寫光刻機，像我們clean room裡面用的最小解析度是1微米的，雷射波長有405nm和375nm，相比較傳統的物理掩膜，這種光刻機是不需要物理掩膜可以直接描繪光刻膠圖形，其使用基於空間光調製器的數字掩模代替傳統光刻的物理掩膜，省去掩模板的成本，又提高了光刻的靈活性，而且可以對設計圖形進行快速修改，比如我們用EDA軟體設計了一個GDS2的版圖，將版圖複製到無掩膜直寫光刻機相連接的電腦裡，然後將版圖轉換到電腦裡的用來控制曝光的軟體，如果此時發現版圖有錯誤，可以直接在電腦的EDA軟體裡改，如果沒有錯誤，就可以直接曝光了，相對來說是非常便捷的，而且對於前期工藝不是很成熟的時候，可以從整個wafer上切下來一部分，比如1cm*1cm的樣品，先進行實驗，這樣避免大量的wafer浪費，所以無掩膜雷射直寫光刻機非常適合科研環境。

第五代EUV光刻機

紫外曝光光刻機

第二種光刻機是大面積曝光的接觸式光刻，這種光刻機是需要物理掩膜的，像我們clean room裡面的MA6光刻機，這個的原理是通過高壓汞燈發射出的紫外光將掩膜版上的圖形複製到樣品上，形成光刻膠圖形，其紫外光源波段為365 nm - 450 nm，可進行接近式或接觸式曝光，像我們clean room裡面這一臺最小解析度也是1um，這臺可以進行大面積曝光，像6英寸的wafer，可以同時曝光整個wafer，而剛才介紹的第一種無掩膜雷射直寫曝光，其實也可以曝光6英寸的wafer，但是像我曝光1cm*1cm的樣品都要花個幾分鐘，如果要曝光6英寸的wafer，估計得幾十分鐘，所以用無掩膜雷射直寫非常不合適，就要用到大面積曝光得紫外光刻機。

EBL

電子束曝光光刻機

第三種光刻機是電子束光刻機，這種光刻機，在我們clean room裡面有一臺，我基本上沒用過，這臺設備的解析度能夠達到幾納米級別，同樣也不需要物理掩膜，雖然解析度高，但是也有缺點就是曝光效率低，也是點曝光，像第一種無掩膜雷射直寫光刻機類似，目前只能用來做小批量樣品量產。

總結

好了，那我們做個總結，三種光刻機，無掩膜雷射直寫和電子束曝光光刻機，都是不需要物理掩膜，點曝光，而第二種光刻機是需要物理掩膜，可以大面積曝光！那麼下一篇文章，我們將著重介紹一下第二光刻機裡面的曝光方式，是接觸式曝光好呢？還是接近式曝光好呢？

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    中國光刻機比ASML要早現在華為的事情鬧得風風火火，很多人都知道了光刻機是怎麼一回事！我們的光刻機落後，製造不出來高端的光刻機，這一點是很多人都知道，但是我們的光刻機起步很早，並沒有想像中的那麼晚！跟歐洲很多企業保持了良好的關係，同時這家公司也在關注這世界的格局，它在2000發現臺積電這家公司很厲害，有個工程師叫做林本堅，提出了浸潤式的光刻技術！張忠謀、蔣尚義、林本堅這三個人全世界地跑，希望有大佬支持他們的工作，不要再去研發乾式光刻技術了，趕不上摩爾定律的，只有浸潤式光刻技術有前途，荷蘭ASML抓住機會，斡旋歐洲各大工業強國，連米國都給他說得心動了！
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