不断的突破Nanonex纳米压印光刻机的新技术

Nanonex纳米压印光刻机工作原理和组成

　　Nanonex纳米压印光刻机通过一系列的光源能量、形状控制手段，将光束透射过画着线路图的掩模，经物镜补偿各种光学误差，将线路图成比例缩小后映射到硅片上，不同光刻机的成像比例不同，有5:1，也有4:1。然后使用化学方法显影，得到刻在硅片上的电路图（即芯片）。

　　一般的光刻工艺要经历硅片表面清洗烘干、涂底、旋涂光刻胶、软烘、对准曝光、后烘、显影、硬烘、激光刻蚀等工序。经过一次光刻的芯片可以继续涂胶、曝光。越复杂的芯片，线路图的层数越多，也需要更精密的曝光控制过程。现在的芯片有30多层。

　　提高光刻机性能的关键技术

Nanonex纳米压印光刻机将图形从掩模上复制到硅片上的若干参数决定了其主要性能。目前行业内被普遍接受的光刻机三大性能参数是光刻分辨率、套刻精度和产率。近年来，提高光刻机性能的新技术不断涌现，光刻分辨率和套刻精度的提高推动光刻技术步入更小的节点，产率的提高为厂商带来更高的经济利益。

　　1、双工件台技术

　　随着特征尺寸的减小且投影物镜数值孔径的增大，光刻面临焦深不断减小的挑战。为了满足越来越苛刻的成像质量要求，对光刻机的调焦调平和对准精度将提出更高的要求。与此同时，厂商希望光刻机的产率不断提高。然而，调焦调平和对准精度的提高是以花费更多的测量时间为代价的。在单工件台系统中，硅片的上片、对准、调焦调平、曝光、下片是依次进行的，增加测量时间必然会降低光刻产率。为此，人们提出了双工件台技术，一个工件台上的硅片进行曝光的同时，另一个工件台上的硅片可以进行上片、对准、调焦调平、下片等操作。

　　两个工件台分别处于测量位置和曝光位置，同时独立工作，每个硅片在一个工件台上完成所有的操作。当两个工件台上的硅片分别完成了测量和曝光，将两个工件台交换位置和任务。

　　2、偏振照明技术

　　分析大数值孔径光刻系统的成像质量问题时，照明光的偏振态不可忽视。离轴照明方式结合偏振光照明设置可以对各种不同的图形实现高对比度成像。在数值孔径大于0．8的光刻机中，应该使用成像对比度较高的偏振光照。另外，使用偏振光照明可以获得更好的光刻工艺窗口和更低的掩模误差增强因子。

　　当使用偏振光照明时，光刻机的照明系统中存在诸多机制如光学材料的本征双折射及应力双折射、光学薄膜的偏振特性等影响着光的偏振态。为了保持成像光束较高的偏振度，需要整个照明系统进行偏振控制。

　　3、大数值孔径投影物镜

　　投影物镜是光刻机中昂贵复杂的部件之一，提高光刻机分辨率的关键是增大投影物镜的数值孔径。随着光刻分辨率和套刻精度的提高，投影物镜的像差和杂散光对成像质量的影响越来越突出。浸没式物镜的轴向像差，如球差和场曲较干式物镜增大了n倍（n为浸没液体的折射率)。

　　在引入偏振光照明后，投影物镜的偏振控制性能变得更加重要。在数值孔径不断增大的情况，如何保持视场大小及偏振控制性的能，并严格控制像差和杂散光，是设计投影物镜面临的难题。

　　传统光刻机的投影物镜多采用全折射式设计方案，即物镜全部由旋转对准装校的透射光学元件组成。其优点是结构相对简单，易于加工与装校，局部杂散光较少。然而，大数值孔径全折射式物镜的设计非常困难。

　　为了校正场曲，必须使用大尺寸的正透镜和小尺寸的负透镜以满足佩茨瓦尔条件，即投影物镜各光学表面的佩茨瓦尔数为零。透镜尺寸的增加将消耗更多的透镜材料，大大提高物镜的成本；而小尺寸的负透镜使控制像差困难重重。

　　为了实现更大的数值孔径，近年来设计者普遍采用折反式设计方案。折反式投影物镜由透镜和反射镜组成。反射镜的佩茨瓦尔数为负，不再依靠增加正透镜的尺寸来满足佩茨瓦尔条件，使投影物镜在一定尺寸范围内获得更大的数值孔径成为可能。折反式投影物镜主要有多轴和单轴两种设计方案。