晶元產業中的光刻機是怎麼雕刻出遠遠小於自己波長的線寬的?

時間 2021-05-10 21:37:17

1樓:何不隨風起

強答!本科時候我們老師上課講過,由於過於神采飛揚手舞足蹈我就一直記住了

他當時舉了個例子:光雕在材料上可能是這個樣子(不能再小了,衍射極限在那):

讓我們男上加男!就成了這樣

如圖,由淺藍→深藍,這個精度就上去了

夠生動吧

2樓:jjjastronomy

CD=k1*lambda/NA

波長一定,可以增大NA。NA固定了,就減小k1,這個就是resolution enhancement technology了。手段很多,k1的理論極限是0.

25。另外,有些更細的並不是litho出來的,而是etch出來的。

3樓:LEOO

我們搞的時候是有一塊遮光板,然後光刻機的光通過這塊版後會被聚焦。這塊遮光板很大,大概10cm*10cm。 實際晶元只有1cm的方塊。

4樓:LucasYang

瀉藥!同意@賤賤前輩的回答,解析度就是由那麼乙個看似簡單的公式決定的……

稍微補充一點,目前的浸沒式光刻機都在追求折射率更高的浸沒液體,目前為止已經發現比水折射率還要高且透明度也達標的液體了,不過提公升效果不佳,關鍵還是水便宜啊!!!

5樓:Richy Junior

以前接觸過一點imaging的東西,說下自己的一點看法。

只要光學部分的理論是基於衍射理論,那麼必然會收到瑞利極限的限制。通過浸潤等可以打一點補丁,但這種方法沒有什麼可持續性,因為不一定能定期找到折射率更高的液體。

既然這樣的話,就需要其他原理的介入,要麼是演算法,比如之前很火(現在哈哈哈)的結構光(SIM),雖然不是lithography,但是它降低解析度的方法是運用了摩爾條紋的原理,本質上是利用了多次觀測的相位資訊,然而本身產生的強度pattern還是受到瑞麗極限的限制,所以對解析度的提公升也是有理論限制;或者之前有答主提到使用了某些材料的某些特性。總之光學方面的限制是這樣的。

所以最終的解決方案還是EUV。要麼建立一套不依賴於衍射理論的fab方法。

6樓:賤賤

線寬(linewidth)是光學專有名詞,

波長λ=193nm那線寬指的就是Δλ一般是幾個到幾十個波數(記不清了),

我知道題目的意思是,193nm這麼寬,怎麼能刻出45nm的寬度呢,

他說的是解析度,其他答主講了很多,我簡單看公式:

R,解析度,就是你常看見的180nm、130nm、90nm、65nm、45nm之類,

λ,光刻雷射的波長,已經從436nm、365nm、248nm到了現在最常用的193nm,

n,為介質折射率,空氣約1,水約1.44,

NA,為數值孔徑,和鏡子大小,以及距離有關,

k1,就當是個系統常數吧,把掩膜那些技術都算在這個裡面,

從公式算,當然就是k1越小、λ越小、n越大、NA越大,越能獲得小的R了,

現在的情況就是λ=193nm的時候,R可以做到45nm,現在好像22nm都出來了?不確定,

其他都好理解,就是那個k1裡面的各種技術很難,去看別的答主吧,有詳細科普。

以上看不懂的直接略過,因為我也不想看。

我對掩膜技術不感興趣,但是我對這個光刻光源還是了解一些,

光刻光源的發展以前是這樣設想的,

但是戰局瞬息萬變,

很正常的想法是先從193nm準分子雷射(ArF工作介質)發展到157nm準分子雷射(F2工作介質),

根據長期的使用經驗,我是完全不看好的,157簡直太辣雞,又嬌貴能量又低,完全沒有193nm皮實,這種真空紫外用起來很難受,實際上大家也都知道157很不皮實,可能真的沒人會看好過...

現在已經完全沒157什麼事情了,直接跨越了這個波長,

要麼自由電子雷射(FEL),要麼等離子體出13.5nm,

自由電子雷射很早就有人考慮過了,至少2023年Intel就有說,

當然現在由於國家大力發展FEL,這個概念肯定更熱,我不好說它不合適,畢竟FEL有它可調諧,波長可以非常短(X射線都行,只要加錢產生更高能的電子)的優勢。

我認為比較爽的還是用等離子體產生13.5nm的光,

簡單來說,就是用二氧化碳雷射器,打到靶材(錫,Sn)上,

等離子體當然是接近白光光譜很寬了,正好有個材料可以反射13.5nm,

為啥是13.5nm,也可以認為正好是這個反射的結果,

用圖簡單來說,就是這樣,Laer produced plasma(LPP):

據我所知,應該已經做到500W了,

光源,始終是限制解析度最直觀的因素,

只有實在找不到更低的時候,才會去想辦法弄各種掩膜,

以至於現在掩膜技術都精進到我很難簡單科普出來了...

如果13.5nm普及,那真實碾壓了,

對了,國內現在各種想彎道超車幹過ASML,

古德拉克...

7樓:Moomo

補充一下其他答案沒提到的,共軛技術。即使是雷射,在傳播過程中也會有一定的發散,光學共軛技術就是利用一些非線性效應把這一過程的誤差變得最小。這樣光束就可以保證盡可能的細。

8樓:ruoxuan

非從業人員,物理系研究生

其實我看到這個問題第一反應是用EBL,也就是電子束刻蝕。電子的波長可以遠小於190nm,後來看見大家說用油鏡,感覺學到了乙個新方法。

9樓:

28nm及之前靠浸潤,移相掩膜,OPC等補丁續命。 之後到7nm靠暴力DP, QP續命。再之後以目前所見只能仰賴EUV。

這也是28nm工藝生命力之強的核心原因之一,single patterning良率易於控制。

10樓:Wenkan Photo

波長只是乙個因素,衍射極限裡面還有兩個引數,乙個是等效光圈,乙個是折射率。

所以有了沉浸式光刻,通過增加折射率來減小衍射極限。

當然光圈要做大也是很難的,想想拍照用的大光圈鏡頭都很貴……

11樓:Ylzat·Jines

不知道樓主有沒有學過傅利葉變換,乙個尖波可以有多個等相位差的余弦波合成。這是其一,不太方便繼續講下去。

另乙個就是大家講的類似油鏡的方式,增大材料折射率來減小波長,這樣可以把192/(3-4)半導體的折射率在3-4之間(1310)。實際上這種方式在192nm的光波段基本作用很小,因為這個波段,材料折射率應該在1-2之間。

12樓:周百會

c=f×λ,浸液體裡光速變成c/n,n是介質折射率,光頻率不變,那麼波長變小。

還有麼就是用電子的德布羅意波來刻,好像現在還不流行。

13樓:

瑞利判據是1.22λ/(2R),想要高解析度,把口徑做大就可以了。

另外,既然知道會發生干涉,就可以利用掩膜去調製最後投影出來的圖樣,讓它變成需要的樣子。

14樓:有來有去

嗯?終於遇到跟專業相關的了。

題主可能對光刻機這種東西不了解。

推薦去看跟微電子有關的書,自己學過的是北京大學出版社的微電子學概論。

至於題主問的問題

積體電路工藝裡面,光刻不是用雷射直接在晶圓上雕刻,而是投影。

這一步之前需要在晶圓上塗光刻膠,然後在上面放到掩膜(我把它比喻為相機的底片),掩膜這種東西,需要專門去定製,晶圓上面積體電路的線寬就由掩膜來控制,掩膜上面有的地方透光,有的地方不透光,把它放在塗了光刻膠的晶圓上面,再用特殊的光去照,之後再經歷其他的步驟就會顯現出想要的圖案。

至於光刻機,用的也不一定都是雷射。光刻機用的光也可以是汞燈的光,或者其他的「光」。因為光刻時要用到透鏡,透鏡可以把掩膜上的圖案縮小投影在晶圓上,這就涉及到投影的解析度。

解析度又跟折射率和用的光的波長有關,這裡邊是有個計算的公式來的。要得到大的解析度要求需要波長短的光,尤其是現在積體電路製程追求的特徵長度越來越小,要求的整合度越來越高,現在好像有研究用x射線和電子束,甚遠紫外線等。

了解的不多,希望有用。

光刻機是幹什麼用的

光刻機是晶元製造的核心裝置之一,按照用途可以分為好幾種 有用於生產晶元的光刻機 有用於封裝的光刻機 還有用於LED製造領域的投影光刻機。用於生產晶元的光刻機是中國在半導體裝置製造上最大的短板,國內晶圓廠所需的高階光刻機完全依賴進口。高階的投影式光刻機可分為步進投影和掃瞄投影光刻機兩種,解析度通常七奈...

中芯國際已經有了製造7nm的光刻機,這會對晶元產業造成什麼樣的影響?

師太留步 晶元只是高科技產業中的一小部分,未來個人裝置逐漸走向雲端後,晶元產能需求會大幅下降。千萬不要陷入陷阱跟美帝搞晶元競賽把錢都集中在這了,我們的科技還有其他一大批需要發展的地方。 公孫玉勃 A SET 中國的光刻機開發的怎麼樣了?這是咱們國家光刻機的進展,還是有希望 補充部分 最近通過認真的了...

TCL的桶中桶洗衣機是怎麼實現分類洗護的?

一方塵院 這個我有朋友買過,這個洗衣機裡面可以裝小桶的,放進去就行,這樣洗內衣啊啥的不需要用大桶洗,這樣既省水又衛生,而且也比較健康 寬廣的視界 這個設計還是挺實用的,除了可以把大人和小孩兒的衣服分開洗,平時如果要洗的衣服不多的話,也可以直接用小桶,這樣比較省水省電。 王森 TCL這款桶中桶洗衣機完...