光刻机是芯片制造流程中,光刻工艺的核心设备。
光刻机(Mask Aligner),又名掩模对准曝光机、曝光系统、光刻系统等,是制造微机电、光电、二极体大规模集成电路的关键设备。光刻机的主要性能指标有:支持基片的尺寸范围,分辨率、对准精度、曝光方式、光源波长、光强均匀性、生产效率等。
其分为两种,一种是模板与图样大小一致的contact aligner,曝光时模板紧贴晶圆;另一种是利用短波长激光和类似投影机原理的步进式光刻机(stepper)或扫描式光刻机(scanner),获得比模板更小的曝光图样。
光刻机分类
光刻机一般根据操作的简便性分为三种,手动、半自动、全自动。手动,指的是对准的调节方式,是通过手调旋钮改变它的X轴,Y轴和thita角度来完成对准,对准精度可想而知不高了;半自动,指的是对准可以通过电动轴根据CCD的进行定位调谐;自动,指的是从基板的上载下载,曝光时长和循环都是通过程序控制,自动光刻机主要是满足工厂对于处理量的需要。
接触式曝光(Contact Printing):掩膜板直接与光刻胶层接触,曝光出来的图形与掩膜板上的图形分辨率相当,设备简单,接触式,根据施加力量的方式不同又分为:软接触,硬接触和真空接触。
一、用途
光刻机是芯片制造的核心设备之一,按照用途可以分为好几种:有用于生产芯片的光刻机;有用于封装的光刻机;还有用于LED制造领域的投影光刻机。
用于生产芯片的光刻机是中国在半导体设备制造上最大的短板,国内晶圆厂所需的高端光刻机完全依赖进口,本次厦门企业从荷兰进口的光刻机就是用于芯片生产的设备。
二、工作原理
在加工芯片的过程中,光刻机通过一系列的光源能量、形状控制手段,将光束透射过画着线路图的掩模,经物镜补偿各种光学误差,将线路图成比例缩小后映射到硅片上,然后使用化学方法显影,得到刻在硅片上的电路图。
一般的光刻工艺要经历硅片表面清洗烘干、涂底、旋涂光刻胶、软烘、对准曝光、后烘、显影、硬烘、激光刻蚀等工序。经过一次光刻的芯片可以继续涂胶、曝光。越复杂的芯片,线路图的层数越多,也需要更精密的曝光控制过程。
扩展资料
光刻机的结构:
1、测量台、曝光台:是承载硅片的工作台。
2、激光器:也就是光源,光刻机核心设备之一。
3、光束矫正器:矫正光束入射方向,让激光束尽量平行。
4、能量控制器:控制最终照射到硅片上的能量,曝光不足或过足都会严重影响成像质量。
5、光束形状设置:设置光束为圆型、环型等不同形状,不同的光束状态有不同的光学特性。
6、遮光器:在不需要曝光的时候,阻止光束照射到硅片。
7、能量探测器:检测光束最终入射能量是否符合曝光要求,并反馈给能量控制器进行调整。
8、掩模版:一块在内部刻着线路设计图的玻璃板,贵的要数十万美元。
9、掩膜台:承载掩模版运动的设备,运动控制精度是nm级的。
10、物镜:物镜用来补偿光学误差,并将线路图等比例缩小。
11、硅片:用硅晶制成的圆片。硅片有多种尺寸,尺寸越大,产率越高。题外话,由于硅片是圆的,所以需要在硅片上剪一个缺口来确认硅片的坐标系,根据缺口的形状不同分为两种,分别叫flat、 notch。
12、内部封闭框架、减振器:将工作台与外部环境隔离,保持水平,减少外界振动干扰,并维持稳定的温度、压力。
参考资料来源:百度百科-光刻机