为您推荐相似的无掩模光刻机/直写光刻机
光刻技术中的聚焦控制
一、引言
光刻技术在集成电路量产制造中有着重要作用。随着集成电路产业的快速发展，对光刻机性能的要求也越来越高。由瑞利判据可知，通过减小曝光波长或增大数值孔径能获得更高的光刻分辨率。
为了得到更高的分辨率，光刻机逐渐从接触式曝光、接近式曝光、步进重复投影曝光发展到当前采用的主流步进扫描投影曝光。为了保证曝光质量，在光刻机曝光过程中必须使硅片表面位于焦深范围内，否则会严重影响集成电路的生产良率。因此，需采用调焦测量系统测量硅片表面高度，在曝光时通过轴向调节承载硅片的工件台的高度，使其处于投影物镜的最佳焦面处。曝光波长越小，数值孔径越大，光刻分辨率就越高，但同时会导致焦深变小，对焦控制精度要求也越来越高。随着对焦控制精度的提升，采用的调焦调平测量技术从早期的机械轮廓仪接触式测量以及声学、电容原理、激光干涉的非接触式测量，逐渐发展为目前主流基于光学三角法的测量。机械接触式测量易造成硅片缺陷和污染，声波波长太长会限制分辨率，电容传感器过于依赖基板的电气特性，误差较大，激光干涉易受环境影响且后端解调电路复杂、实时性差，基于光学三角法的调焦调平测量技术具有工艺适应性较强，不涉及复杂的图像处理算法，测量速度快和测量精度高等优势，成为国内外光刻机厂商采用的主流技术。
二、测量原理和系统组成
基于光学三角法的调焦调平测量原理如图1所示。测量光束以较大的角度θ入射到硅片表面，经硅片表面反射后被探测器接收。
王向朝,戴凤钊.集成电路与光刻机[M].北京:科学出版社,2020
图1光学三角法的测量原理
探测器上的图像位置随硅片表面高度偏移而变化，根据几何关系可知，当硅片表面高度变化h时，探测器上的图像位移∆x可表示为
通过测量光束在探测器上的图像位移变化量可计算硅片表面的高度信息。光刻机曝光时，根据获得的硅片形貌实时调整工件台的高度，保证硅片曝光位置始终处在投影物镜的最佳焦面处。
三、数字无掩模光刻机的聚焦控制
数字无掩模光刻机的典型特征是采用空间光调制器替代传统投影式光刻机中的掩模板进行曝光，其他结构与传统光刻机基本相同。空间光调制器是一种由大量独立控制单元构成的用于调整光强分布的光电器件，可以根据需要进行编程，得到待复制图形，该调制器在此可看作为数字化掩模板。数字光刻常见的空间光调制器有两种，一种是液晶显示器件（LCD），另一种是数字微反射镜装置（DMD），其中DMD相较于LCD而言，它的分辨率、对比度、亮度更高，因此获得广泛应用，基于DMD的光刻系统如图2所示。目前这种光刻机主要应用在印刷电路板（PCB）、泛半导体和掩模板制造等领域。
图2 DMD光刻系统
数字光刻系统中镜头与工件台的相对关系仅依靠调焦调平传感器的测量结果，因此镜头上下调节过程中，调焦传感器零位必须与镜头的最佳曝光面同时运动且严格保持一致。
四、托托科技数字无掩膜光刻机
托托科技（苏州）有限公司是一家专注于显微光学加工和显微光学检测领域的公司，在基于数字微镜器件的无掩膜光刻技术领域中进行了数年的深入研究和技术积累。
图3 托托科技数字无掩膜光刻机
托托科技数字无掩模光刻机配备自主研发的高速主动对焦模块，搭配高精度运动电机，最小能够识别几十纳米级的高度变化，同时配合PID控制算法，可以实现光刻过程中的实时跟踪聚焦，保证光刻的精度和良率。另外由于垂轴运动电机本身的大行程，该主动对焦系统能够适配几十纳米到几毫米以内任意厚度的光刻衬底，具有广泛适应性。
图4展示了托托科技数字无掩模光刻机制备4英寸高精度图形的能力。
图4 托托科技展示8英寸光刻
整机质保期: 0年
培训服务: 安装调试现场免费培训
