光刻机采用扫描工作方式是为了在保证成像精度的同时,实现超大尺寸晶圆的高效光刻加工,解决了传统全幅曝光的诸多技术瓶颈。
1. 提升成像精度与分辨率
扫描式光刻通过分步扫描曝光的方式,将掩模版上的图形逐次、小范围投影到晶圆表面:
- 相较于传统的接触式/接近式曝光,扫描方式可以通过投影物镜将掩模图形精确缩小(通常为4:1或5:1),并且通过主动对准系统实时修正掩模和晶圆的相对位置,避免了大尺寸全幅曝光时的畸变误差。
- 小范围扫描曝光的光学系统可以做的更精密,能够有效抑制衍射效应,实现更细的线宽加工,目前最先进的扫描光刻机可以实现7nm及以下制程的芯片制造。
2. 适配大尺寸晶圆加工
当前主流晶圆尺寸已达到12英寸(300mm)甚至18英寸,全幅一次性曝光会面临:
- 超大尺寸投影物镜难以制造的问题,光学系统的像差会随着视场扩大急剧增加。
- 光刻机的套刻精度无法满足大尺寸晶圆的全局对准需求。
扫描方式仅需要小尺寸的投影视场,通过逐场扫描拼接即可完成整片晶圆的光刻,完美适配大直径晶圆的量产需求。
3. 平衡产能与曝光质量
- 扫描过程中,掩模版和晶圆保持同步移动,可以实现连续曝光,相比步进式曝光的间歇式作业,大幅提升了单位时间内的曝光效率,适配芯片量产的高产能要求。
- 相较于静态全幅曝光,动态扫描可以减少光刻胶的驻波效应和热畸变,提升光刻图形的均匀性。
4. 兼容多重曝光技术
当前先进制程普遍采用多重曝光工艺,扫描式光刻的分步扫描特性,可以灵活控制每一次曝光的位置和剂量,方便实现多次套刻拼接,进一步提升芯片的集成密度。
1. 提升成像精度与分辨率
扫描式光刻通过分步扫描曝光的方式,将掩模版上的图形逐次、小范围投影到晶圆表面:
- 相较于传统的接触式/接近式曝光,扫描方式可以通过投影物镜将掩模图形精确缩小(通常为4:1或5:1),并且通过主动对准系统实时修正掩模和晶圆的相对位置,避免了大尺寸全幅曝光时的畸变误差。
- 小范围扫描曝光的光学系统可以做的更精密,能够有效抑制衍射效应,实现更细的线宽加工,目前最先进的扫描光刻机可以实现7nm及以下制程的芯片制造。
2. 适配大尺寸晶圆加工
当前主流晶圆尺寸已达到12英寸(300mm)甚至18英寸,全幅一次性曝光会面临:
- 超大尺寸投影物镜难以制造的问题,光学系统的像差会随着视场扩大急剧增加。
- 光刻机的套刻精度无法满足大尺寸晶圆的全局对准需求。
扫描方式仅需要小尺寸的投影视场,通过逐场扫描拼接即可完成整片晶圆的光刻,完美适配大直径晶圆的量产需求。
3. 平衡产能与曝光质量
- 扫描过程中,掩模版和晶圆保持同步移动,可以实现连续曝光,相比步进式曝光的间歇式作业,大幅提升了单位时间内的曝光效率,适配芯片量产的高产能要求。
- 相较于静态全幅曝光,动态扫描可以减少光刻胶的驻波效应和热畸变,提升光刻图形的均匀性。
4. 兼容多重曝光技术
当前先进制程普遍采用多重曝光工艺,扫描式光刻的分步扫描特性,可以灵活控制每一次曝光的位置和剂量,方便实现多次套刻拼接,进一步提升芯片的集成密度。
