充满活力的光学曝光技术微电子技术的出现,促进了光学曝光技术的进步,光学曝光技术的进步,推动了半导体集成电路产业的蓬勃发展。光学曝光技术已成为工工业微细图形制作的主要手段。自一九五八年用光学曝光技术制造出第一块集成电路,发展到今天,光学曝光技术经历了四个重要的发展阶段。

第一个发展阶段—阴影成像技术。

       阴影成像技术是促成半导体平面工艺问世的第一代曝光技术。它在中小规模制作中,曾经发挥过极其重要的作用。但由于光的衍射效应以及用这种技术原理制造出的设备,在工业化生产中的固有缺陷,在七十年代中期有许多方面的专家认为光学曝光技术达到了尽头,在制作中,应寻求新的方式。争论没有判处光学曝光方式的死刑。争论促进了光学曝光技术的发展。

第二个发展阶段—投影成像技术。

       在长达几年的争论期间,有人悄悄地寻求新的光学曝光方式。“投影成像技术”出现了它的出现,使产业出现了新的生机。曾经被许多人认为进入最难的,用投影成像技术轻而易举地制作出来。用这种原理的机器有等倍反射扫描曝光方式、等倍分步投影曝光方式、缩小分步投影曝光方式。先期推出商品化机器的公司应用这一技术,把白己的产品推向了更高阶段。据资料介绍,全世界有六千余台在生产线上使用。

第三个发展阶段—短波长技术得到了发展。

      早期的,多采用线曝光。随着线条细化,利用线曝光技术已难于实现更细线条的制作。有人寻求短波曝光技术,用来制作更细图形线条。这些人从瑞利公式中得出缩小波长入可提高分辨率。于是在八十年代中后期研制出线、准分子激光借助曝光波长的缩短,线步进机的分辨率比线可提高,而准分子激光步进机则比线、线机分别提高和。现在,准分子激光曝光技术也在研究之中,获得成功之后,其成像分辨率又可在机的基础上再提高,实用

分辨率可达微米或更小。因此,有些专家评价说,准分子激光技术被用于光刻上,是制造业中划时代的进步。

第四个发展阶段—光学移相技术。

       近两年出现的光学移相曝光技术,是一种更为有效、更加经济的光学曝光技术。它揭开了光学微细加工技术的新篇章。采用这种技术,利用线曝光可获得件的线条利用准分子激光曝光可获得的线宽。回顾过去,展望未来,

不难看出光学曝光技术在制造业中,已占居了主导地位,已成为半导体集成电路微细加工的主要手段.

对发展我国光学微细加工技术的几点建议:

1、树立发展光学微细加工技术的国家意识。

       我国半导体集成电路工业的起步并不晚,但长期徘徊,未能有突破性进展。光学加工设备也是如此。当世界上第一台于一九七八年问世后,我国于一九七九年便立项跟踪研究。但历经十几年,尚无一台国产机器得到工艺线应用。造成这种状况的原因是很复杂的,但归纳起来主要有两个方面。一是没有从社会主义大国的角度出发,制订出一个明确的、长期的战略规划,不论是早期封闭状态一的自力更生,还是后来的全面引进,都不符合中国的基本国情,也不符合半导体工业发展的客观规律。七十年代中期,日本的集成电路生产水平同当时的中国相当,其设备的依赖进口。从一九七六年开始,日本政府下决心搞自己的设备产业,拿出亿美元支持本国的设备发展,在四年后便挤进了世界市场,为本国的制造业发展起到了关键作用。事实证明日本人这一战略是正确的,是符合日本国情的。前苏联的半导体工业基本上是在全封闭状态下发展起来的,目前器件生产大体上处于水平,其设备已商品化,设备也即将投放市场。南韩和我因台湾地区近年来半导体制造业发展迅速,但它们都没有自己的设备研制体系,其所用先进设备主要通过引进解决。在上面三个例子中,前苏联的发展道路基本上是我们早期走过的。事实证明,在全封闭状态下,微电子产业即使能取得一些进展,所付出的代价也将是巨大的。南韩和台湾全靠引进办法发展其工业,主要是从它的特殊地位出发的。对于象中国这样的社会主义大国来说,我们不能也不可能去走它们的发展道路。相比之下,日本的作法是最成功的,也最有可取之处。我国光学微细加工技术落后的第二个原因是,多年来投资严重不足,且分散。这也是认识不足而产生的直接后果。“六·五”、“七·五”给予光学加工设备研制经费,五家合计不足万元人民币,尚不到一台引进设备价格。而荷兰公司开发光学步进机,投资亿美元,美国公司开发—步进机投资万美元。

2、要皿视光学加工设备关键技术的研究

       光学加工设备本身是一个复杂的技术系统,其关键技术的先进、可靠与否,决定着整机的性能水平。只要先对其进行深入系统的技术及应用基础研究,并逐项突破,最终才能制造出高水平的实用化样机。事实上,光学加工设备的每一次进步都是由于某一功能单元的改进提高而实现的。所以,国家应采取有效措施,进一步加强基础研究,以增加技术储备,增强发展后劲。要孟视相关技术的研究除了前述设备本身的各项关键技术外镜头专用光学玻璃、准分子激光器、光致抗蚀剂等都是提高整机技术性能指标或实现这些指标至关重要的因素。具有良好光学特性和物理特性的专用光学玻璃是研制高性能投影物镜的先决条件,高稳定高输出准分子激光器是准分子激光步进机的关键部件,而高灵敏度专用抗蚀剂材料则是实现微光刻的最终保证。目前,我国对这些光学微细加工相关技术的研究还相当落后,线准分子激光投影物镜专用玻璃的开发尚属空白,这些都极大的阻碍了集成电路工业的发展。对这些问题也应给予高度的重视。必须建立与研究、开发、制造光学加工设备相适应的物质条件随着光学加工设备精密度的提高,不但要有现代化的设计、加工手段,而且对检测、试验、净化设施也提出了越来越苛刻的要求。例如投影镜头在加工装调过程中有二千多个传递参数,整机在装配考核中更要进行全面系统的测试,国外有的已在级甚至级洁净环境中进行,对湿度、温度、气压的变化也有十分严格的要求,这就要求不但要具备完善的测试手段,还要拥有先进的环境净化及控制设施。因此,国际上有很多半导体专家,都向从事微电子行业的人们呼吁,提醒人们重视发展光学微细加工技术,增加投资强度,以期在较短的时间内,更经济、更现实地把集成电路技术推向新的高峰。