光刻机结构组成及工作原理

作者:滚球体育 发布时间:2020-09-16 13:59

  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.

  A 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;

  C 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。

  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。

  分辨率是对光刻工艺加工可以达到的最细线条精度的一种描述方式。光刻的分辨率受受光源衍射的限制,所以与光源、光刻系统、光刻胶和工艺等各方面的限制。

  光刻机是微电子整备的空头,其具有技术难度最高、单台成本最大、决定集成密度等特点。

  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,不同光刻机的成像比例不同,有5:1,也有4:1。然后使用化学方法显影,得到刻在硅片上的电路图(即芯片)。

  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。现在先进的芯片有30多层。

  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。

  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。

  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。

  物镜:物镜由20多块镜片组成,主要作用是把掩膜版上的电路图按比例缩小,再被激光映射的硅片上,并且物镜还要补偿各种光学误差。技术难度就在于物镜的设计难度大,精度的要求高。

  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。

  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。


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