(d)掩模狹縫投影成像原理
圖1 步進-掃描式光刻機曝光方式示意圖
圖1是投影式光刻機的工作成像原理。曝光掃描結束後,曝光系統步進式移動到下一個位置。圖1(c)是步進和掃描運動的示意圖。為了儘量減少晶圓等待曝光時間,步進移動一般是按照一個蛇形路徑進行的。完成一次掃描以後,曝光系統並不復位,而是在下一位置反方向掃描。目前先進光刻機都是步進-掃描的,簡稱“scanner”。光刻機的供應商主要有荷蘭的ASML,日本的Nikon與Canon。
先進步進-掃描式光刻機所能支持的最大曝光區域面積是26mm*33mm;步進式光刻機的曝光區域只有22mm*22mm。然後,實際晶片可能小於這個尺寸,光刻機的曝光區域必須能夠隨之調整。也可以把幾個不同的版圖放在同一張掩模板上,這樣一個曝光區域中就可以有幾個不同的器件設計,最終製備成幾個不同功能的晶片,如圖3.3所示。這裡有幾個概念特別澄清一下:
1) 格線,按照曝光區域把晶圓表面分成若干大小相同的矩形區域的格線;
2) 每一個格線內的區域被稱為一個單元;
3) 每一個單元里有一個曝光區域,曝光區域的面積比單元略小一些。每一次曝光又稱為一個“shot” 。
大規模積體電路的生產要求是大批量,這樣才能降低成本。掩模對準式不能適應這一需要,因而很快就被投影式曝光取代。投影曝光分為1:1投影式曝光與縮小投影曝光。1:1投影曝光通過光學成像的方法將掩模圖形投影到矽片表面,圖像質量完全取決於光學成像系統,與掩模到矽片之間的距離無關。這樣就克服了前面提到的接近曝光中光學成像不一致的特點 。