投影式光刻機(jī)一般采用步進(jìn)-掃描式曝光。光源并不是一次把整個(gè)掩模上的圖形投影在晶圓上，曝光系統(tǒng)通過一個(gè)狹縫式曝光帶（slit）照射在掩模上，如1（a）所示。載有掩模的工件臺在狹縫下沿著一個(gè)方向移動(dòng)，等價(jià)于曝光系統(tǒng)對掩模做了掃描，如圖1（b）所示。與掩模的掃描同步，晶圓沿相反的方向以1/4的速度移動(dòng)。現(xiàn)代光刻機(jī)中，掩模掃描的速度可以高達(dá)2400mm/s，對應(yīng)的晶圓移動(dòng)速度是600mm/s。較高的掃描速度可以縮短曝光時(shí)間，從而提高光刻機(jī)的產(chǎn)能。

（d）掩模狹縫投影成像原理

圖1 步進(jìn)-掃描式光刻機(jī)曝光方式示意圖

曝光掃描結(jié)束后，曝光系統(tǒng)步進(jìn)式移動(dòng)到下一個(gè)位置。圖1（c）是步進(jìn)和掃描運(yùn)動(dòng)的示意圖。為了盡量減少晶圓等待曝光時(shí)間，步進(jìn)移動(dòng)一般是按照一個(gè)蛇形路徑進(jìn)行的。完成一次掃描以后，曝光系統(tǒng)并不復(fù)位，而是在下一位置反方向掃描。目前先進(jìn)光刻機(jī)都是步進(jìn)-掃描的，簡稱“scanner”。光刻機(jī)的供應(yīng)商主要有荷蘭的ASML，日本的Nike與Canon。

先進(jìn)步進(jìn)-掃描式光刻機(jī)所能支持的最大曝光區(qū)域面積是26mm*33mm；步進(jìn)式光刻機(jī)的曝光區(qū)域只有22mm*22mm。然后，實(shí)際芯片可能小于這個(gè)尺寸，光刻機(jī)的曝光區(qū)域必須能夠隨之調(diào)整。也可以把幾個(gè)不同的版圖放在同一張掩模板上，這樣一個(gè)曝光區(qū)域中就可以有幾個(gè)不同的器件設(shè)計(jì)，最終制備成幾個(gè)不同功能的芯片，如圖3.3所示。這里有幾個(gè)概念特別澄清一下：

1)網(wǎng)格，按照曝光區(qū)域把晶圓表面分成若干大小相同的矩形區(qū)域的網(wǎng)格；

2)每一個(gè)網(wǎng)格內(nèi)的區(qū)域被稱為一個(gè)單元；

3)每一個(gè)單元里有一個(gè)曝光區(qū)域，曝光區(qū)域的面積比單元略小一些。每一次曝光又稱為一個(gè)“shot”[1] 。

大規(guī)模集成電路的生產(chǎn)要求是大批量，這樣才能降低成本。掩模對準(zhǔn)式不能適應(yīng)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(xué)成像的方法將掩模圖形投影到硅片表面，圖像質(zhì)量完全取決于光學(xué)成像系統(tǒng)，與掩模到硅片之間的距離無關(guān)。這樣就克服了前面提到的接近曝光中光學(xué)成像不一致的特點(diǎn)[2]。

參考文獻(xiàn)：

[1]《超大規(guī)模集成電路先進(jìn)光刻理論與應(yīng)用》，韋亞一著，科學(xué)出版社，2016年，79-81；

[2]《微納米加工技術(shù)及其應(yīng)用》，崔錚著，高等教育出版社，2013年，20-21；

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