光刻机


光刻机(Mask Aligner) 又名:掩模对准曝光机,曝光系统,光刻系统等。常用的光刻机是掩膜对准光刻,所以叫 Mask Alignment System.

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、刻蚀等工序。

Photolithography(光刻) 意思是用光来制作一个图形(工艺);

在硅片表面匀胶,然后将掩模版上的图形转移光刻胶上的过程将器件或电路结构临时“复制”到硅片上的过程。


概要

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生产集成电路的简要步骤:

利用模版去除晶圆表面的保护膜。

将晶圆浸泡在腐化剂中,失去保护膜的部分被腐蚀掉后形成电路。

用纯水洗净残留在晶圆表面的杂质。

其中曝光机就是利用紫外线通过模版去除晶圆表面的保护膜的设备。

一片晶圆可以制作数十个集成电路,根据模版曝光机分为两种:

模版和晶圆大小一样,模版不动。

模版和集成电路大小一样,模版随曝光机聚焦部分移动。

其中模版随曝光机移动的方式,模版相对曝光机中心位置不变,始终利用聚焦镜头中心部分能得到更高的精度。成为的主流


主要厂商

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曝光机是生产大规模集成电路的核心设备,制造和维护需要高度的光学和电子工业基础,世界上只有少数厂家掌握。因此曝光机价格昂贵,通常在 3 千万至 5 亿美元。

ASML

尼康

佳能

欧泰克

上海微电子装备

SUSS

ABM, Inc


紫外光源

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曝光系统最核心的部件之一是紫外光源。

常见光源分为:

可见光:g线:436nm

紫外光(UV),i线:365nm

深紫外光(DUV),KrF 准分子激光:248 nm, ArF 准分子激光:193 nm

极紫外光(EUV),10 ~ 15 nm

对光源系统的要求

a.有适当的波长。波长越短,可曝光的特征尺寸就越小;[波长越短,就表示光刻的刀锋越锋利,刻蚀对于精度控制要求越高。]

b.有足够的能量。能量越大,曝光时间就越短;

c.曝光能量必须均匀地分布在曝光区。[一般采用光的均匀度 或者叫 不均匀度 光的平行度等概念来衡量光是否均匀分布]

常用的紫外光光源是高压弧光灯(高压汞灯),高压汞灯有许多尖锐的光谱线,经过滤光后使用其中的g 线(436 nm)或i 线(365 nm)。

对于波长更短的深紫外光光源,可以使用准分子激光。例如KrF 准分子激光(248 nm)、ArF 准分子激光(193 nm)和F2准分子激光(157 nm)等。

曝光系统的功能主要有:平滑衍射效应、实现均匀照明、滤光和冷光处理、实现强光照明和光强调节等。


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