Фотолитографическое оборудование, являясь ключевым технологическим средством производства микросхем, по своему классификационному признаку и функциональным возможностям напрямую определяет уровень точности обработки полупроводниковых приборов. В данной статье подробно рассматриваются способы классификации фотолитографического оборудования, что позволяет выявить его применение на различных стадиях производства микросхем и технические различия между ними.

Основные классификации литографического оборудования

Оборудование для фотолитографии подразделяется на две основные категории: машины для фронт‑энда‑литографии и машины для бэк‑энда‑литографии; они соответствуют различным этапам производства микросхем.

1. Предыдущий литографический аппарат : В основном применяется в процессе производства микросхем и представляет собой ключевой этап формирования на подложке электрической схемы. Такие литографические системы обрабатывают сверхтонкие структуры на пластине, требуя чрезвычайно высокой точности и сложных технологий экспонирования, например, глубоковакуумной ультрафиолетовой (DUV) литографии и экстремально‑ультрафиолетовой (EUV) литографии. При этом EUV‑литография — самая передовая технология на сегодняшний день; она позволяет реализовать технологические узлы менее 10 нанометров и является незаменимым инструментом для производства высококлассных микросхем.

2. Позже — литографический аппарат : Основное применение — этап упаковки и тестирования; после завершения производства чипа для обеспечения его электрического соединения с внешним миром требуется выполнить упаковку. Постпроцессные литографические системы в основном используются в передовых технологиях упаковки, таких как BGA‑упаковка, стекирование чипов и т. п.; эти технологии относительно менее сложны, однако также предъявляют высокие требования к точности и производительности.

В соответствии с развитием технологий и классификацией источников света

С точки зрения технологической эволюции, литографические установки прошли путь от контактной и близкодистанционной к проекционной технологии; каждое новое поколение этих устройств существенно повышало разрешающую способность и эффективность литографии. В частности:

Контактные и близкие фотолитографические аппараты : Ранняя технология — контактная литография — предполагала непосредственный контакт маски с подложкой, однако из‑за высокой вероятности повреждения маски она постепенно была вытеснена близкостной литографией, при которой между маской и подложкой сохраняется определённый зазор, что снижает степень износа, но одновременно ограничивает разрешающую способность.

Схема контактной литографии

Схема приближённой литографии

Проекционный литографический аппарат : Включает два типа — шаговый повтор (stepper) и шаговый сканер (scanner); последний более подходит для высокоплотной интеграции, обеспечивая за счёт динамического сканирования большую равномерность экспозиции и увеличенный размер поля зрения, что позволяет работать с более мелкими технологическими узлами.

Схема проекционной литографии

Схема шагового повторного литографирования

Схема шагового сканирующего литографического процесса

По классификации по типу источника света литографические установки можно разделить на:

Сухой литографический аппарат : Используются источники света, такие как видимый свет и ультрафиолетовое излучение — например, i‑line, KrF и ArF; подходят для технологических процессов с более крупными техническими нормами.

Схема сухого фотолитографирования

Погружной литографический аппарат На основе сухой технологии для уменьшения эффективной длины волны экспозиции и повышения разрешающей способности между объективом и подложкой заполняют пространство высокопреломляющей жидкостью (например, водой); данный подход применяется преимущественно в ArF‑литографических системах.

Схема инфильтрационной системы

Ультрафиолетовый литографический аппарат с экстремальным ультрафиолетом (EUV) : Использование источника экстремального ультрафиолетового излучения с длиной волны 13,5 нм представляет собой передовой рубеж литографических технологий и позволяет реализовать техпроцессы на уровне 3 нм и ниже; в настоящее время только компания ASML обладает возможностью их производства.

Схема конструкции источника света EUV

Классификация литографического оборудования проявляется не только в разделении на передовые и задние технологические этапы, но и глубоко отражается в процессе технологической эволюции и выборе источников света. От контактной литографии до EUV‑литографических систем — каждый прорыв в технологии существенно повышает точность полупроводникового производства.

В настоящее время электронно‑лучевая литографическая установка, разработанная компанией «ZEPTOOLS» на основе собственных исследований и разработок, достигла уровня полной независимости и контроля; это — ключевой этап в области разработки и промышленного внедрения отечественных электронно‑лучевых литографических систем, что свидетельствует о прорывных достижениях компании «ZEPTOOLS» в сфере электронно‑лучевой литографии.

Технология Цзэюй: DMD‑литографический аппарат без маски

Электронно-лучевой литографический аппарат EBL компании ZEPTOOLS