Đối mặt với các giới hạn vật lý, các kỹ sư in thạch bản đã phát triển một loạt các giải pháp tinh xảo - Công nghệ tăng cường độ phân giải (RET), với ý tưởng cốt lõi là chủ động "quản lý" các trường nhiễu xạ bằng cách tối ưu hóa cách chiếu sáng và đồ họa mặt nạ. Quang khắc chìm trở thành một sáng kiến lớn trên con đường tăng trưởng NA. Trần nhà của NA được nâng lên tương đương từ 1,0 đến 1,44 bằng cách lấp đầy một chất lỏng chiết suất cao giữa mục tiêu dự kiến và wafer. Công nghệ này đã mở rộng đáng kể vòng đời của công nghệ in thạch bản ArF 193nm. Chiếu sáng ngoài trục (OAI) làm thay đổi sự phân bố không gian của ánh sáng nhiễu xạ bằng cách cho phép các lớp nhiễu xạ tần số cao hơn đi vào kính đối tượng thông qua một khẩu độ chiếu sáng được thiết kế đặc biệt.

Chiếu sáng ngoài trục, bằng cách chiếu sáng nghiêng, làm thay đổi hình ảnh thông thường của mặt nạ nhị phân được hiển thị trong (a), dẫn đến sự dịch chuyển của mẫu nhiễu xạ được hiển thị trong (b)

Phase Shift Mask (PSM) trên cơ sở kiểm soát biên độ ánh sáng, giới thiệu điều khiển pha, sử dụng nguyên tắc tương tác giao thoa của sóng ánh sáng để tạo ra một gradient cường độ ánh sáng dốc hơn trên các cạnh của đồ họa.

Loại mặt nạ chuyển pha: (1) mặt nạ nhị phân, (2) mặt nạ chuyển pha, (3) mặt nạ thạch anh khắc (mặt nạ Levinson), (4) mặt nạ nửa tông. (trên) mặt nạ, (màu đỏ) năng lượng ánh sáng/pha trên mặt nạ, (màu xanh) năng lượng ánh sáng/pha trên wafer, (màu xanh lá cây) năng lượng ánh sáng trên wafer, (dưới) photoxelate trên wafer silicon

Công nghệ Optical Near Effect Correction (OPC) bù đắp cho sự biến dạng quang học trong quá trình chụp ảnh bằng cách xử lý "chống biến dạng" đồ họa mặt nạ trước.

Sơ đồ OPC (Optical Near Correction). Hình dạng Γ màu xanh là hình dạng mà các nhà thiết kế chip muốn in trên wafer, màu xanh lá cây là mẫu trên mặt nạ sau khi áp dụng hiệu chỉnh lân cận quang học và phác thảo màu đỏ là hình dạng thực sự được in trên wafer (rất gần với mục tiêu màu xanh mong muốn).

Mặc dù công nghệ RET đã thúc đẩy đáng kể những tiến bộ trong sản xuất IC quy mô lớn, nhưng chúng phụ thuộc rất nhiều vào các mặt nạ vật lý. Việc sản xuất mặt nạ không chỉ tốn kém mà còn có chu kỳ sản xuất dài, trở thành một trở ngại lớn đối với nghiên cứu và phát triển và sản xuất hàng loạt nhỏ. Kỹ thuật in thạch bản không mặt nạ đã ra đời, loại bỏ các mặt nạ vật lý và sử dụng "mặt nạ kỹ thuật số" có thể lập trình theo thời gian thực để tạo ra các mẫu phơi sáng trực tiếp. In thạch bản không mặt nạ dựa trên thiết bị vi gương kỹ thuật số (DMD) đã trở thành một trong những con đường công nghệ chính.

Tổng quan về công nghệ hình ảnh DMD

DMD bao gồm hàng triệu gương siêu nhỏ có thể lật độc lập ở tốc độ cao. Bằng cách điều khiển chính xác góc lệch của mỗi micromirror bằng máy tính, bạn có thể xây dựng bất kỳ đồ họa phân phối cường độ ánh sáng hai chiều nào trong thời gian thực để đạt được "viết thẳng". Sự chuyển đổi này từ "mẫu vật lý" sang "trường ánh sáng kỹ thuật số" mang lại những lợi thế mang tính cách mạng: tính linh hoạt trong thiết kế, hiệu quả chi phí đáng kể và khả năng mở rộng chức năng mạnh mẽ. DMD không chỉ có thể đạt được điều chế hai giá trị bật/tắt mà còn có thể đạt được điều khiển mức xám đa cấp thông qua điều chế chiều rộng xung tốc độ cao, dễ dàng đạt được in thạch bản màu xám.

Zeyu Technology ZML Series DMD Maskle phim máy in thạch bản

Các nhà sản xuất dụng cụ khoa học, đại diện bởi công nghệ Zeyu, đã phổ biến công nghệ này cho các phòng thí nghiệm và viện nghiên cứu và phát triển rộng lớn hơn thông qua hệ thống in thạch bản không mặt nạ DMD. Dòng máy in thạch bản không mặt nạ ZML của nó sử dụng nguồn sáng LED công suất cao kết hợp với công nghệ DMD để đạt được độ phân giải dưới micron, đồng thời tích hợp camera CCD và hệ thống lấy nét tự động, giúp giảm đáng kể độ khó vận hành.

Trong các ứng dụng thực tế, loại thiết bị này đã được sử dụng trong các nghiên cứu tiên tiến như chuẩn bị điện cực cho các thiết bị vật liệu hai chiều, tạo hình nhanh các chip điều khiển vi lưu, v.v., cho thấy tiềm năng của chúng trong sản xuất nguyên mẫu nhanh và tích hợp đa chức năng.

Đối với sản xuất chất bán dẫn theo đuổi chiều rộng đường dây, sản xuất hàng loạt, in thạch bản mặt nạ truyền thống đại diện cho EUV vẫn là dòng chính không thể thay thế. Tuy nhiên, trong nghiên cứu khoa học, giáo dục, đóng gói, MEMS、 Trong các lĩnh vực như chip sinh học, các yêu cầu về hiệu quả nghiên cứu và phát triển, kiểm soát chi phí và tính linh hoạt của thiết kế thường vượt quá sự theo đuổi duy nhất về độ phân giải giới hạn.

Công nghệ in thạch bản không mặt nạ cung cấp cho các kỹ sư và nhà nghiên cứu các công cụ mới hiệu quả, tiết kiệm chi phí và mạnh mẽ bằng cách chuyển đổi quá trình in thạch bản từ mô hình "tài sản nặng" sang quy trình kỹ thuật số "trọng lượng nhẹ". Nó khiến cho chế biến vi nạp trở thành nền tảng để nhiều ý tưởng sáng tạo hơn có thể nhanh chóng xác minh và thực hiện.

Việc lựa chọn công nghệ không chỉ đơn giản là phân biệt ưu khuyết, mà là sự đánh đổi thông minh nhất được thực hiện cho nhu cầu ứng dụng cụ thể dựa trên sự hiểu biết sâu sắc về ranh giới vật lý và đặc tính kỹ thuật. Giữa giới hạn và tự do, những gì chúng ta thấy là một mạch rõ ràng từ "tuân theo vật lý" đến "điều hướng vật lý".