第九章.ASML步进扫描式光刻机VIP专享

第九章．ASML 步进扫描式光刻机 荷兰ASML 的光刻设备是全球最好的光刻设备制造商，光刻设备是芯片行业最主要，最关键也是最贵的设备，以下我们以ASML PAS 5500 为研究对象进行讨论，ASML 光刻机主要由光罩采集和存放系统，光罩扫描系统，硅片传输送系统，防振系统，硅片移动扫描系统，光照投影系统，光罩及硅片对准系统，温控系统，电器柜以及人机界面操作系统构。 本文主要对其核心组件加以介绍，内容包含曝光系统，光罩台（Reticle Stage），晶圆台(Wafer Stage )，防震系统(Air Mount)，对准系统（Alignment）。 9 .1 野史： 17 世纪 1608 年在伽利略发明望远镜之前，一个叫汉斯·利普塞尔荷兰眼镜商人发现用两块镜片可以看清远处的景物,受此启发,制造出了人类历史上第一架望远镜。之后此事传入伽利略耳中,他制造了更精确的望远镜,这一发明开始为科学服务。三百年过去了，荷兰人在半导体光刻领域依然保持了其不可动摇的地位。 9 .2 基础知识： 两个重要公式 R=K1*波长/NA DOF=K2*波长/（NA） NA 大代表成像系统能收集到更高阶的衍射级数，而高阶衍射光越多，图像细节越清晰，分辨率越好 R 代表分辨率，R 越小越好，说明分辨率高，然而R 变小会引起DOF 聚焦深度的变小，所以后来就分别引入两个系数K1 和K2，和材料等有关系。另外采用不同的照明方式也可以提高聚焦深度。 利用傅里叶光学变化，我们可以将光分解为 0 阶，1 阶，3 阶，5 阶，7 阶，阶数越高图象越清晰。 如何定义 0 阶，1 阶和2 阶曾，我们把从圆心到顶弧处的光波弧度最大处定义为 0 阶，0 阶光强最强，同理由可得 1 阶。光罩间的间距越大，入射角越小，更容易捕捉成像。 从图9-5 我们不难看出，光的衍射还取决于波长，采用短波长的光源可以减少衍射。从而提高分辨率。 因为 R=K1*波长/NA 由式（1）和式（2）可知，曝光波长的缩短可以使光刻分辨率线性提高，但同时会使焦深线性减少，由于焦深与数值孔径的平方成反比，增大投影物镜的数值孔径，所以在提高光刻分辨率的同时会使投影物镜的焦深急剧减少。由于硅片平整度误差，胶厚不均匀，调焦误差以及视场弯曲等因素的限制，投影物镜必须具备足够的焦深，离轴照明可以提高焦深。 9.3 ASML 曝光系统 Pupil shaping module 用于提供不同的光学图象，提高分辨率，离轴照明可分为环行照明 四极照明和二极照明。 ASML 5500 提供波长为193nm 的深紫外光源。在光路设计...