地心应用 | 掩膜光刻过程中,大中空二维运动平台提高掩膜版检测精度

2024-08-22

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“地心科技CFTCA系列高精度大中空二维运动平台,因为其出色的稳定性,最小步进能力,在显微成像设备,特别是光刻掩膜版检测应用中被广泛使用。”

地心科技,对精度的追求永无止境。


01

光刻技术


光刻技术是一种常用于半导体制造过程中的关键技术。它是通过使用光刻机将设计好的芯片图形投射到半导体材料表面,并进行一系列加工步骤,最终形成微米纳米级别的芯片结构。


光刻技术的基本原理是利用光的特性,通过光源、掩膜、光敏材料和显影等步骤,将图案传输到待加工的基片上。光经过掩膜的透明区域照射到光敏材料上,使其发生化学或物理变化,然后通过显影去除未曝光的光敏材料,最终形成所需的图案。我们熟知的ASML就是光刻机的主要生产厂商。

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光刻技术的基本原理包括以下几个步骤:

1. 掩膜制作:在一个透明基底上制作出所需的芯片图形,并将其覆盖在半导体材料上。

2. 感光剂涂覆:在半导体材料表面涂覆一层感光剂。感光剂的选择取决于波长和能量。

3. 曝光:接下来,利用光刻机将设计好的芯片图形中的UV光通过掩膜传递到感光剂上。这些光通过曝光过程,使得感光剂在光照区域发生化学或物理变化。

4. 显影:化学变化使得感光剂在光照区域变得可溶于相应的显影溶液。而未经光照的区域则保持不变,形成一种光刻图案。

5. 传递:经过显影处理后,利用化学或物理方法将光刻图案传递到半导体材料表面,例如浅刻蚀或掺杂。

6. 技术步骤重复:重复以上步骤,不断迭代,最终形成所需的芯片结构


02

版检测

光刻掩模版,别称“掩模版”、“光刻板”、“光罩”、“遮光罩”,一般使用玻璃或者石英表面覆盖带有图案的金属图形,实现对光线的遮挡或透过功能,是微电子光刻工艺中的一个工具或者板材。

掩模版是光刻工艺不可缺少的部件。掩模上承载有设计图形,光线透过它,把设计图形透射在光刻胶上,掩膜版的功能类似于传统照相机的“底片”。我们可以通过把图形做在掩模版上通过下一步曝光工艺转移到我们的基底上,基底上有对应的相关图形了。

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掩膜中缺陷的来源多种多样,包括掩膜本身的图案制造缺陷,抗蚀剂或清洁液中的颗粒夹杂物,来自设备腔体的小碎屑或空白掩膜上的缺陷。任何尺寸大于掩膜上最小结构尺寸的四分之一的缺陷都有可能导致晶圆上器件的失效。

对掩膜版的检测主要分为以下几种方式:宏观检查:利用不同光源、光强的灯源,对掩膜版表面进行宏观(目视)检查,以确定掩膜版表面是否存在缺陷(Defect)、条纹(Mura)、颗粒(Particle)等不良。


自动光学检查(AOI检查):利用一定波长、光强的光源获取被测产品的图形,通过传感器(摄像机)获得检测图形的照明图像并数字化,然后通过相应的逻辑及软件算法进行比较、分析和判断,以检查产品表面缺陷(Defect),如线条断线(Open)、线条短接(Short)、白凸(Intrusion)、图形缺失等。


精度测量与校准:利用高精度测量设备,对掩膜版图形的线/间(CD)精度及均匀性、总长(TP)精度、位置(Registration)精度等进行测量,以确认产品精度指标是否在要求规格内;同时利用测量设备的测量结果和相关算法,对掩膜版、设备平台进行校正和补偿,满足产品要求。


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03

“地心科技”产品



地心科技产品在半导体行业,有多年的的应用经验。多种产品的组合搭配可以满足不同用户的需求。从晶圆划线切割,晶圆缺陷检测,晶圆膜厚检测,到芯片贴装,焊接等D多个工艺段中,均有出色的解决方案。长时间的应用中,不仅积累了大量的应用经验,同时收获了良好的口碑。

在掩膜版检测中,经常需要能放置背面光源,而且需要平台有极高的运动精度,运动速度。地心科技的CFTCA系列大中空二维运动平台,非常适合这类应用。

CFTCA系列纳米级定位精度的XY一体式精密定位平台


•XY一体式中空直驱平台 高动态性能
•交叉滚柱导轨 结构紧凑
•低侧面高度,阿贝误差小
•150mm*150mm和250mm*250mm行程可选
•分辨率1nm,重复定位精度±150nm,定位精度±300nm 在位稳定性3nm

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平台型号\ModelCFTCA-150XYCFTCA-250XY
有效行程(mm150*150250*250
中空尺寸(mm)200*200310*310
最小安全中空尺寸(mm)40*4050*50
绝对定位精度\Accuracy±0.3 µm±0.8 µm
双向重复定位精度\Bi-Repeatability±0.15 µm±0.4 µm
俯仰\Pitch15 arc sec20 arc sec
偏摆\Yaw10 arc sec15 arc sec
正交性\Orthogonality15 arc sec15 arc sec
直线度\Straightness±2 µm±4 µm
平面度\Flatness±2 µm±4 µm
平台重量\Stage Mass40kg70kg
最大负载\Load Capacity20 kg40 kg


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04

  测试效果  


CFTCA系列直线电机驱动,采用精密交叉滚柱导轨,具备非常优秀的动态性能和定位精度,空载截频率可达100Hz以上。CFTCA系列平台结构精致紧凑,但是有较强的驱动能力,上轴最大速度1000mm/s,空载加速度可达1g。配置线性放大器,带隔振实验室环境下,CFTCA系列中空平台的在位稳定性3nm,最小步进量可以小于5nm,由于其中空特性,应用在双面测量检测、生物样片加工和观测、薄膜厚度测量等需要纳米级定位精度和中空设计的工业领域与科研项目。


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