光刻技术和掩膜对准器在芯片制造中的重要性是什么?

什么是蒙版对齐?

掩膜对准器是晶圆制造的核心设备之一，根据用途可分为以下几种:有生产晶圆的光刻机。有用于包装的光刻机，也有LED制造领域的投影光刻机。全世界每年生产数百亿的手机芯片和内存。几十年来，他们一直依赖于过程复杂的曝光和显影过程，但原理就像冲洗照片一样。

蒙版对齐如何工作?

光刻机发出的光通过带有图案的掩模将涂有光刻胶的薄片曝光，光刻胶会改变其性质。曝光时，掩模上的图案被复制到薄片上，使薄片上具有电子电路的图形作用。这就是光刻所做的，就像用相机拍照一样。用相机拍摄的照片被印在底片上，而光刻术雕刻的不是照片，而是电路图和其他电子元件。简单来说，光刻机就是放大的单反，光刻机就是通过光的曝光，将设计好的集成电路图案印在感光材料上的掩模上，形成图案。

在晶圆片加工过程中，光刻机通过一系列光源能量和形状控制方法，将光束通过带有电路图的掩膜传输，通过物镜补偿各种光学误差，并将电路图缩放映射到硅上。该芯片采用化学方法开发，以获得刻在硅片上的电路图。一般光刻工艺需要经过硅片表面清洗干燥、涂布、自旋涂布光刻胶、软焙、对准曝光、焙后、显影硬制动、激光刻蚀等步骤。经过一次光刻后，晶圆片可以继续粘接和曝光。晶圆越复杂，电路图案层数越多，曝光控制过程要求越精确。

蒙版对齐有什么结构和对象?

• 测量台、曝光台:是携带硅片的工作台。
• 激光:光刻机的核心设备之一的光源。
• 光束校正器:校正光束的入射方向，使激光束尽量平行。
• 能量控制器:控制最终照射到硅片上的能量。曝光不足或曝光过度会严重影响图像质量。
• 横梁形状设置:将横梁设置成不同形状，如圆形、圆环等。不同的光束状态具有不同的光学特性。
• 快门:当不需要曝光时，阻止光束到达晶圆。
• 能量探测器:检测光束最终入射能量是否满足曝光要求，并反馈给能量控制器进行调整。
• 网线:一种内部刻有接线图的玻璃板，价格可达数十万美元。
• 掩模台:承载刻线运动的装置，运动控制精度为nm级。
• 物镜:物镜用于补偿光学误差和缩小电路图。
• 硅片:由硅片制成的晶圆片。硅晶圆有多种尺寸，尺寸越大，成品率越高。题外话，由于硅晶圆是圆的，所以需要在硅晶圆上切一个缺口来确定硅晶圆的坐标系。按缺口的形状分为平缺口和缺口两种。
• 内部封闭机架、减震器:工作台与外界环境隔离，保持水平，减少外界振动干扰，保持温度、压力稳定。

光刻技术的重要指标是什么?

• 镜头:
  透镜是光刻机的核心部件。它不是一个普通的透镜。它可以达到2米高，直径1米，甚至更大。光刻机的整个曝光光学系统由几十面大壶底反射镜串联而成，光学部件的精度控制在几纳米以内。
• 光源:
  光源是光刻机的核心之一，光刻机的加工能力首先取决于光源的波长。最早光刻机的光源是水银灯生产的UV光源(Ultraviolet light)，由g-line发展到i-line，波长降低到365nm，实际对应的分辨率约为200nm以上。随后，业界采用了准分子激光的DUV光源(Deep Ultraviolet light)。ArF的波长进一步缩小到193 nm。然而，在原计划下一步使用的157nm F2准分子激光器遇到一系列技术障碍后，ArF浸没技术成为主流。浸没技术是指将透镜和硅片之间的空间浸没在液体中。由于液体的折射率大于1，激光的实际波长会大大降低。目前主流使用的纯水折射率为1.44，因此ArF加浸没技术的实际等效波长为193nm/1.44=134nm。从而产生更高的分辨率。
• 解决方法:
  光刻机分辨率代表了光刻机投影最小图像的能力，是光刻机最重要的技术指标之一，决定了光刻机可应用的过程节点水平。但必须注意的是，虽然分辨率和光源的波长密切相关，但两者并不是完全对应的。
• 覆盖精度:
  叠加精度的基本含义是指两种光刻工艺前后图案的对准精度(3σ)。如果对准偏差过大，会直接影响产品的成品率。对于高端光刻机，一般设备供应商会提供两个值的叠加精度，一个是单机本身的双重叠加误差，另一个是不同设备之间的叠加误差。叠加精度是光刻机的另一项重要技术指标。
• 节点:
  节点是反映集成电路技术水平最直接的参数。目前主流节点有0.35um、0.25um、0.18um、90nm、65nm、40nm、28nm、20nm、16/14nm、10nm、7nm等。传统上，节点的值一般是指MOS晶体管栅极的最小长度(栅长)，以第二金属层(M2)接线的最小节距作为节点指标。