光刻技術(shù)，顧名思義就是一種用光刻印的技術(shù)，它廣泛應用于半導體制造行業(yè)以及許多其他納米技術(shù)應用中孝揉；為適應當今微電子產(chǎn)品日趨微型化的趨勢，相關(guān)應用領(lǐng)域越來越需要具備高生產(chǎn)能力的光刻設備贵筹。

本文探討了位置反饋技術(shù)在現(xiàn)代光刻工藝中的應用垃批，以及最新光柵系統(tǒng)和傳統(tǒng)激光尺系統(tǒng)各自的優(yōu)勢與潛能，這些特性為機器設計人員提供了極大的靈活性翼毡，使其能夠探索如何在不影響性能的前提下最大程度地減少光刻設備的占地面積枢竟。

半導體制造

在光刻工藝中，通常首先在硅晶圓上沉積一層光敏性光致抗蝕劑材料（光刻膠）既感。然后坤搂，光束通過光掩模照射到晶圓上咱缭，以將掩模圖形呈現(xiàn)在光刻膠上，再使用顯影劑溶解掉經(jīng)過曝光的光刻膠區(qū)域戒蟆。最后俊戳，選擇性地在晶圓表面上的裸露區(qū)域內(nèi)進行蝕刻或填充半導體、導電或絕緣材料馆匿。通過這種方式抑胎，便可構(gòu)建出所需的多個微電子特征層（通常要進行大約30次光刻流程）（參見圖1）。

圖1：顯微鏡下的硅晶圓

浸沒式掃描光刻機包含一套透鏡系統(tǒng)渐北，用于使光束穿過光掩陌⑻樱或“中間掩模”聚焦到半導體晶圓上赃蛛。它還含有一組密封元件恃锉，可在物鏡和半導體襯底之間封入一定體積的液體，由于液體的光線折射率高于空氣焊虏，因此可以獲得更高的光學分辨率和更小的特征尺寸淡喜。

在浸沒掃描中，光束保持固定诵闭，而由于透鏡的倒置效應炼团，光掩模和晶圓需沿相反方向運動。這需要將位置精確反饋到光掩模和晶圓運動平臺上的控制致動器疏尿，以實現(xiàn)高精度的運動控制存妇。可使光源以一定頻率閃爍禁微，以便每次曝光晶圓上的不同區(qū)域唉奇。

光掩模與晶圓襯底精確對準，使得每片掩模上的圖案均可精確刻畫到已經(jīng)存在的蝕刻圖形層上恢核。這一步驟是制造集成電路 (IC) 的關(guān)鍵：晶圓和光掩模上的基準點自動對準闻街，誤差范圍小于±20 nm，具體取決于IC的特征尺寸忠宙，并修正X架讳、Y和θ（旋轉(zhuǎn)）方向上的偏置。

每個平臺的長距離增量式測量系統(tǒng)上都需使用直線光柵杀打，以確保位置和速度都達到指定的精度文饱。高精度光柵反饋使中間掩模和晶圓平臺能夠串聯(lián)工作，實現(xiàn)以要求的覆蓋精度執(zhí)行計劃掃描軌跡蕉殴。激光尺和一些最先進的光柵可以滿足這一半導體制造工藝的苛刻精度要求融吓，例如雷尼紹的最新光柵VIONiC?系列，其電子細分誤差低至 <±15 nm。

平板顯示器制造

圖2：空間光調(diào)制器 (SLM) 成像單元

平板顯示器 (FPD) 制造中應用的傳統(tǒng)光刻工藝也用于半導體芯片制造箩绍。芯片研發(fā)的一個主要驅(qū)動因素是電子設備尺寸的愈加微型化孔庭。另一方面，在FPD行業(yè)內(nèi)伶选，則按照能夠制造出的玻璃基板的最大物理尺寸（單位為平方毫米）對每一代制造技術(shù)進行分類史飞。例如，第十代 (G10) FPD是從2880 mm×3080 mm的玻璃基板上切割的仰税。薄膜晶體管 (TFT) 是必不可少的顯示器元件构资，其臨界尺寸 (CD) 接近3微米，在好幾代制造工藝中都保持穩(wěn)定陨簇。

每一代新產(chǎn)品都可加工出更大的基板吐绵，因此必須提高生產(chǎn)率，實現(xiàn)通過單次曝光在基板的更大區(qū)域內(nèi)形成電路圖案河绽。有人提出將多透鏡系統(tǒng)作為問題解決方案己单，以覆蓋更大區(qū)域。

然而耙饰，F(xiàn)PD行業(yè)的一個重大挑戰(zhàn)是制造和處理越來越大的光掩模纹笼，因為光掩模尺寸必須與基板尺寸成正比。無掩模投射系統(tǒng)逐漸流行卫殷，成為FPD生產(chǎn)中的替代技術(shù)炫允。其中有這樣一種技術(shù)，即使用空間光調(diào)制器 (SLM) 以類似于數(shù)字印刷的方式直接在基板上刻畫圖案嗡沈。

例如睛村，一種并行光刻系統(tǒng)，如圖3所示蔑串，包含呈并行陣列排布的一組SLM成像單元川骗，每個單元又包含一個SLM壓模組件、一個球面鏡柱涕、多個光源和一套投射透鏡組件伍恼，如圖2所示。SLM壓模組件是MEM（微機電系統(tǒng)）器件籍钱，具有數(shù)千個可控微型鏡組顾篡，通過鏡組的傾斜可使入射光在透鏡焦平面中產(chǎn)生高對比度的明暗掩模圖案。需要精確的運動控制來協(xié)調(diào)成像單元及其下方面積更大的基板運動平臺摊哟。在這種情況下，基板沿著X軸移動添瓷，SLM單元沿著Y軸移動梅屉，如同打印頭一樣。兩個平臺均由空氣軸承支撐鳞贷，并由直線電機驅(qū)動坯汤。

可以使用視覺識別系統(tǒng)通過基板平臺上的參考標記來引導成像單元的運動虐唠。這類系統(tǒng)也可以配用卷對卷柔性基板。

圖3：帶SLM成像單元的并行光刻系統(tǒng)

在這類制造系統(tǒng)中惰聂，除了提供用于直線電機換向的數(shù)據(jù)之外疆偿，位置傳感器反饋還有助于精確控制位置。為了達到FPD行業(yè)要求的對準精度搓幌，即 <±2微米杆故，編碼器的分辨率要顯著小于1 μm。高性能直線光柵和干涉測量激光尺適用于此類應用溉愁，如雷尼紹的VIONiC光柵和RLE光纖激光尺系列处铛。

未來的高通量納米蝕刻技術(shù)

現(xiàn)代光刻技術(shù)是在整個硅晶圓上掃描或步進光掩模，長期目標是以低成本實現(xiàn)納米級分辨率和高通量拐揭。無掩模直寫光刻技術(shù)無需使用眾多昂貴的光掩模撤蟆，而恰恰是掩模限制了最新型微電子器件的最小可實現(xiàn)特征尺寸。

近場掃描光刻 (NSOL) 特別適合這類應用愧陈，因為它可以突破分辨率的瑞利衍射極限登凿。如圖4和圖5所示，NSOL技術(shù)使用具有納米尺寸孔徑的掃描探針作為掩模上的“超衍射極限”光源煮啡，可在光學近場尺度范圍內(nèi)直接寫入表面特征隘匙。從這些納米尺寸孔徑射出的光會嚴重發(fā)散高達幾十納米，因此必須精確控制掩模和基板之間的間隙泉惋，使其維持在幾十納米之內(nèi)衷玩，這對于確保工藝性能至關(guān)重要。

通過用激光依次掃過每個孔扔缭，可以直接在基板上構(gòu)建圖像盾倍。多軸壓電平臺用于相對于掩模定位基板。這些平臺的位置編碼器反饋需要保持在亞納米級分辨率范圍內(nèi)洗馅，因此激光干涉儀型系統(tǒng)更適合進行更精細的調(diào)整膀钝。傳統(tǒng)的高性能光柵可以用于粗調(diào)直線電機平臺的換向。

圖4：近場掃描光刻設備

高精度運動平臺的重要性

光掩模運動平臺是光刻設備的核心技術(shù)之一赌羽，這些先進的運動平臺使用包括音圈電機 (VCM) 在內(nèi)的多種不同類型的電機執(zhí)行粗略 (>100 mm) 運動控制和更精細 (<2 mm) 的運動控制萎煤。運動命令模式通常是“加速 — 勻速 — 減速”類型。典型的掩模平臺通常具有六個自由度领迈，要用到多根需要高精度位置反饋的驅(qū)動軸彻磁。高分辨率、高速度和低延遲的位置編碼器是動態(tài)平臺定位的關(guān)鍵狸捅，因為它們可以盡可能增加帶寬并降低不穩(wěn)定性衷蜓。在這些應用中，編碼器的選擇至關(guān)重要。編碼器的周期誤差低磁浇，則對伺服回路的輸入負載干擾較小斋陪，從而實現(xiàn)更精細的速度控制。使用精心設計的安裝工具（例如與VIONiC配用的Advanced Diagnostic Tool (ADTi-100)）妥善安裝置吓，更可實現(xiàn)編碼器的最佳整體性能无虚。

圖5：帶蝴蝶結(jié)形孔的NSOL掩模（底視圖）

總結(jié)

先進的光柵技術(shù)可滿足光刻工藝苛刻的高精度、重復性和穩(wěn)定性要求衍锚。對于某些反饋應用友题，機器設計人員應考慮緊湊型先進光柵解決方案是否能夠替代傳統(tǒng)的干涉測量激光尺系統(tǒng)。鑒于無掩模光刻技術(shù)的進步构拳，有朝一日可能不會再需要光掩模的多重曝光账菊，但未來對測量性能的要求一定不會降低。

如需了解VIONiC系統(tǒng)的詳細信息耀奠，請訪問(暫不可見)/vionic

關(guān)于雷尼紹

雷尼紹是世界領(lǐng)先的工程科技公司之一册吹，在精密測量和醫(yī)療保健領(lǐng)域擁有專業(yè)技術(shù)。公司向眾多行業(yè)和領(lǐng)域提供產(chǎn)品和服務 — 從飛機引擎用堤、風力渦輪發(fā)電機制造馒狡，到口腔和腦外科醫(yī)療設備等。此外萌烁，它還在全球增材制造（也稱3D打又罄摺）領(lǐng)域居領(lǐng)導地位，是英國唯一一家設計和制造工業(yè)用增材制造設備（通過金屬粉末“打印”零件）的公司绎儡。

雷尼紹集團目前在36個國家/地區(qū)設有80個分支機構(gòu)响友，員工逾5,000人，其中3,000余名員工在英國本土工作蚯氯。公司的大部分研發(fā)和制造均在英國本土進行扳辉，在截至2018年6月的2018財年，雷尼紹實現(xiàn)了6.115億英鎊的銷售額橄浓，其中95%來自出口業(yè)務粒梦。公司最大的市場為中國、美國荸实、德國和日本匀们。

了解詳細產(chǎn)品信息，請訪問雷尼紹網(wǎng)站：(暫不可見)

關(guān)注雷尼紹官方微信（雷尼紹中國）准给，隨時掌握相關(guān)前沿資訊：

聲明：本網(wǎng)站所收集的部分公開資料來源于互聯(lián)網(wǎng)泄朴，轉(zhuǎn)載的目的在于傳遞更多信息及用于網(wǎng)絡分享，并不代表本站贊同其觀點和對其真實性負責露氮，也不構(gòu)成任何其他建議叼旋。本站部分作品是由網(wǎng)友自主投稿和發(fā)布仇哆、編輯整理上傳，對此類作品本站僅提供交流平臺夫植，不為其版權(quán)負責。如果您發(fā)現(xiàn)網(wǎng)站上所用視頻油讯、圖片详民、文字如涉及作品版權(quán)問題，請第一時間告知陌兑，我們將根據(jù)您提供的證明材料確認版權(quán)并按國家標準支付稿酬或立即刪除內(nèi)容却师，以保證您的權(quán)益！聯(lián)系電話：010-58612588 或 Email:editor@mmsonline.com.cn素司。