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生產(chǎn)集成電路的簡(jiǎn)要步驟： 利用模版去除晶圓表面的保護(hù)膜。 將晶圓浸泡在腐化劑中，失去保護(hù)膜的部分被腐蝕掉后形成電路。 用純水洗凈殘留在晶圓表面的雜質(zhì)。 其中曝光機(jī)就是利用紫外線通過(guò)模版去除晶圓表面的保護(hù)膜的設(shè)備。 一片晶圓可以制作數(shù)十個(gè)集成電路，根據(jù)模版曝光機(jī)分為兩種： 模版和晶圓大小一樣，模版不動(dòng)。 模版和集成電路大小一樣，模版隨曝光機(jī)聚焦部分移動(dòng)。 其中模版隨曝光機(jī)移動(dòng)的方式，模版相對(duì)曝光機(jī)中心位置不變，始終利用聚焦鏡頭中心部分能得到更高的精度。成為的主流 [1] 。 主要廠商編輯 曝光機(jī)是生產(chǎn)大規(guī)模集成電路的核心設(shè)備，制造和維護(hù)需要高度的光學(xué)和電子工業(yè)基礎(chǔ)，世界上只有少數(shù)廠家掌握。因此曝光機(jī)價(jià)格昂貴，通常在 3 千萬(wàn)至 5 億美元。 ASML 尼康 佳能 歐泰克 上海微電子裝備 SUSS ABM, Inc. 品牌編輯 光刻機(jī)的品牌眾多，根據(jù)采用不同技術(shù)路線的可以歸納成如下幾類(lèi)： 高端的投影式光刻機(jī)可分為步進(jìn)投影和掃描投影光刻機(jī)兩種，分辨率通常七納米至幾微米之間，高端光刻機(jī)號(hào)稱(chēng)世界上最精密的儀器，世界上已有1.2億美金一臺(tái)的光刻機(jī)。高端光刻機(jī)堪稱(chēng)現(xiàn)代光學(xué)工業(yè)之花，其制造難度之大，全世界只有少數(shù)幾家公司能夠制造。國(guó)外品牌主要以荷蘭ASML（鏡頭來(lái)自德國(guó)），日本Nikon（intel曾經(jīng)購(gòu)買(mǎi)過(guò)Nikon的高端光刻機(jī)）和日本Canon三大品牌為主。 位于我國(guó)上海的SMEE已研制出具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的投影式中端光刻機(jī)，形成產(chǎn)品系列初步實(shí)現(xiàn)海內(nèi)外銷(xiāo)售。正在進(jìn)行其他各系列產(chǎn)品的研發(fā)制作工作。
生產(chǎn)線和研發(fā)用的低端光刻機(jī)為接近、接觸式光刻機(jī)，分辨率通常在數(shù)微米以上。主要有德國(guó)SUSS、美國(guó)MYCRO NXQ4006、以及中國(guó)品牌。 分類(lèi)編輯 光刻機(jī)一般根據(jù)操作的簡(jiǎn)便性分為三種，手動(dòng)、半自動(dòng)、全自動(dòng) A 手動(dòng)：指的是對(duì)準(zhǔn)的調(diào)節(jié)方式，是通過(guò)手調(diào)旋鈕改變它的X軸，Y軸和thita角度來(lái)完成對(duì)準(zhǔn)，對(duì)準(zhǔn)精度可想而知不高了； B 半自動(dòng)：指的是對(duì)準(zhǔn)可以通過(guò)電動(dòng)軸根據(jù)CCD的進(jìn)行定位調(diào)諧； C 自動(dòng)： 指的是 從基板的上載下載，曝光時(shí)長(zhǎng)和循環(huán)都是通過(guò)程序控制，自動(dòng)光刻機(jī)主要是滿足工廠對(duì)于處理量的需要。 紫外光源編輯 曝光系統(tǒng)最核心的部件之一是紫外光源。 常見(jiàn)光源分為: 可見(jiàn)光：g線：436nm 紫外光（UV），i線：365nm 深紫外光（DUV）,KrF 準(zhǔn)分子激光：248 nm, ArF 準(zhǔn)分子激光：193 nm 極紫外光（EUV），10 ~ 15 nm 對(duì)光源系統(tǒng)的要求 a.有適當(dāng)?shù)牟ㄩL(zhǎng)。波長(zhǎng)越短，可曝光的特征尺寸就越小；[波長(zhǎng)越短，就表示光刻的刀鋒越鋒利，刻蝕對(duì)于精度控制要求越高。]
b.有足夠的能量。能量越大，曝光時(shí)間就越短； c.曝光能量必須均勻地分布在曝光區(qū)。[一般采用光的均勻度 或者叫 不均勻度 光的平行度等概念來(lái)衡量光是否均勻分布] 常用的紫外光光源是高壓弧光燈（高壓汞燈），高壓汞燈有許多尖銳的光譜線，經(jīng)過(guò)濾光后使用其中的g 線（436 nm）或i 線（365 nm）。 對(duì)于波長(zhǎng)更短的深紫外光光源，可以使用準(zhǔn)分子激光。例如KrF 準(zhǔn)分子激光（248 nm）、ArF 準(zhǔn)分子激光（193 nm）和F2準(zhǔn)分子激光（157 nm）等。 曝光系統(tǒng)的功能主要有：平滑衍射效應(yīng)、實(shí)現(xiàn)均勻照明、濾光和冷光處理、實(shí)現(xiàn)強(qiáng)光照明和光強(qiáng)調(diào)節(jié)等。 對(duì)準(zhǔn)系統(tǒng)編輯 制造高精度的對(duì)準(zhǔn)系統(tǒng)需要具有近乎完美的精密機(jī)械工藝，這也是國(guó)產(chǎn)光刻機(jī)望塵莫及的技術(shù)難點(diǎn)之一，許多美國(guó)德國(guó)品牌光刻機(jī)具有特殊專(zhuān)利的機(jī)械工藝設(shè)計(jì)。例如Mycro N&Q光刻機(jī)采用的全氣動(dòng)軸承設(shè)計(jì)專(zhuān)利技術(shù)，有效避免軸承機(jī)械摩擦所帶來(lái)的工藝誤差。 對(duì)準(zhǔn)系統(tǒng)另外一個(gè)技術(shù)難題就是對(duì)準(zhǔn)顯微鏡。為了增強(qiáng)顯微鏡的視場(chǎng)，許多高端的光刻機(jī)，采用了LED照明。 對(duì)準(zhǔn)系統(tǒng)共有兩套，具備調(diào)焦功能。主要就是由雙目雙視場(chǎng)對(duì)準(zhǔn)顯微鏡主體、目鏡和物鏡各1對(duì)（光刻機(jī)通常會(huì)提供不同放大倍率的目鏡和物鏡供用戶組合使用）。 CCD對(duì)準(zhǔn)系統(tǒng)作用是將掩模和樣片的對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記放大并成像于監(jiān)視器上。 工件臺(tái)顧名思義就是放工件的平臺(tái)，光刻工藝最主要的工件就是掩模和基片。 工件臺(tái)為光刻機(jī)的一個(gè)關(guān)鍵，由掩模樣片整體運(yùn)動(dòng)臺(tái)（XY）、掩模樣片相對(duì)運(yùn)動(dòng)臺(tái)（XY）、轉(zhuǎn)動(dòng)臺(tái)、樣片調(diào)平機(jī)構(gòu)、樣片調(diào)焦機(jī)構(gòu)、承片臺(tái)、掩模夾、抽拉掩模臺(tái)組成。 其中，樣片調(diào)平機(jī)構(gòu)包括球座和半球。調(diào)平過(guò)程中首先對(duì)球座和半球通上壓力空氣，再通過(guò)調(diào)焦手輪，使球座、半球、樣片向上運(yùn)動(dòng)，使樣片與掩模相靠而找平樣片，然后對(duì)二位三通電磁閥將球座和半球切換為真空進(jìn)行鎖緊而保持調(diào)平狀態(tài)。 樣片調(diào)焦機(jī)構(gòu)由調(diào)焦手輪、杠桿機(jī)構(gòu)和上升直線導(dǎo)軌等組成，調(diào)平上升過(guò)程初步調(diào)焦，調(diào)平完成鎖緊球氣浮后，樣片和掩模之間會(huì)產(chǎn)生一定的間隙，因此必須進(jìn)行微調(diào)焦。另一方面，調(diào)平完成進(jìn)行對(duì)準(zhǔn)，必須分離一定的對(duì)準(zhǔn)間隙，也需要進(jìn)行微調(diào)焦。 抽拉掩模臺(tái)主要用于快速上下片，由燕尾導(dǎo)軌、定位擋塊和鎖緊手輪組成。 承片臺(tái)和掩模夾是根據(jù)不同的樣片和掩模尺寸而進(jìn)行設(shè)計(jì)的。 性能指標(biāo)編輯 光刻機(jī)的主要性能指標(biāo)有：支持基片的尺寸范圍，分辨率、對(duì)準(zhǔn)精度、曝光方式、光源波長(zhǎng)、光強(qiáng)均勻性、生產(chǎn)效率等。 分辨率是對(duì)光刻工藝加工可以達(dá)到的最細(xì)線條精度的一種描述方式。光刻的分辨率受受光源衍射的限制,所以與光源、光刻系統(tǒng)、光刻膠和工藝等各方面的限制。 對(duì)準(zhǔn)精度是在多層曝光時(shí)層間圖案的定位精度。 曝光方式分為接觸接近式、投影式和直寫(xiě)式。 曝光光源波長(zhǎng)分為紫外、深紫外和極紫外區(qū)域，光源有汞燈，準(zhǔn)分子激光器等。 光刻機(jī)種類(lèi)編輯 a.接觸式曝光（Contact Printing）：掩膜板直接與光刻膠層接觸。曝光出來(lái)的圖形與掩膜板上的圖形分辨率相當(dāng)，設(shè)備簡(jiǎn)單。接觸式，根據(jù)施加力量的方式不同又分為：軟接觸，硬接觸和真空接觸。 1.軟接觸 就是把基片通過(guò)托盤(pán)吸附住（類(lèi)似于勻膠機(jī)的基片放置方式），掩膜蓋在基片上面； 2.硬接觸 是將基片通過(guò)一個(gè)氣壓（氮?dú)猓享敚怪c掩膜接觸； 3.真空接觸 是在掩膜和基片中間抽氣，使之更加好的貼合（想一想把被子抽真空放置的方式） 軟<硬<真空 接觸的越緊密，分辨率越高，當(dāng)然接觸的越緊密，掩膜和材料的損傷就越大。 缺點(diǎn)：光刻膠污染掩膜板；掩膜板的磨損，容易損壞,壽命很低（只能使用5～25次）；容易累積缺陷；上個(gè)世紀(jì)七十年代的工業(yè)水準(zhǔn)，已經(jīng)逐漸被接近式曝光方式所淘汰了，國(guó)產(chǎn)光刻機(jī)均為接觸式曝光，國(guó)產(chǎn)光刻機(jī)的開(kāi)發(fā)機(jī)構(gòu)無(wú)法提供工藝要求更高的非接觸式曝光的產(chǎn)品化。 b.接近式曝光（Proximity Printing）:掩膜板與光刻膠基底層保留一個(gè)微小的縫隙（Gap），Gap大約為0～200μm。可以有效避免與光刻膠直接接觸而引起的掩膜板損傷，使掩膜和光刻膠基底能耐久使用；掩模壽命長(zhǎng)（可提高10 倍以上），圖形缺陷少。接近式在現(xiàn)代光刻工藝中應(yīng)用最為廣泛。
c.投影式曝光（Projection Printing）:在掩膜板與光刻膠之間使用光學(xué)系統(tǒng)聚集光實(shí)現(xiàn)曝光。一般掩膜板的尺寸會(huì)以需要轉(zhuǎn)移圖形的4倍制作。優(yōu)點(diǎn)：提高了分辨率；掩膜板的制作更加容易；掩膜板上的缺陷影響減小。 投影式曝光分類(lèi)： 掃描投影曝光（Scanning Project Printing）。70年代末～80年代初，〉1μm工藝；掩膜板1：1，全尺寸； 步進(jìn)重復(fù)投影曝光（Stepping-repeating Project Printing或稱(chēng)作Stepper）。80年代末～90年代，0.35μm（I line）～0.25μm（DUV）。掩膜板縮小比例（4：1），曝光區(qū)域（Exposure Field）22×22mm（一次曝光所能覆蓋的區(qū)域）。增加了棱鏡系統(tǒng)的制作難度。
掃描步進(jìn)投影曝光（Scanning-Stepping Project Printing）。90年代末～至今，用于≤0.18μm工藝。采用6英寸的掩膜板按照4：1的比例曝光，曝光區(qū)域（Exposure Field）26×33mm。優(yōu)點(diǎn)：增大了每次曝光的視場(chǎng)；提供硅片表面不平整的補(bǔ)償；提高整個(gè)硅片的尺寸均勻性。但是，同時(shí)因?yàn)樾枰聪蜻\(yùn)動(dòng)，增加了機(jī)械系統(tǒng)的精度要求。 d. 高精度雙面：主要用于中小規(guī)模集成電路、半導(dǎo)體元器件、光電子器件、聲表面波器件、薄膜電路、電力電子器件的研制和生產(chǎn)。 高精度特制的翻版機(jī)構(gòu)、雙視場(chǎng)CCD顯微顯示系統(tǒng)、多點(diǎn)光源曝光頭、真空管路系統(tǒng)、氣路系統(tǒng)、直聯(lián)式無(wú)油真空泵、防震工作臺(tái)等組成。 適用于φ100mm以下，厚度5mm以下的各種基片的對(duì)準(zhǔn)曝光。 e.高精度單面：針對(duì)各大專(zhuān)院校、企業(yè)及科研單位，對(duì)光刻機(jī)使用特性研發(fā)的一種高精度光刻機(jī),中小規(guī)模集成電路、半導(dǎo)體元器件、光電子器件、聲表面波器件的研制和生產(chǎn)。 高精度對(duì)準(zhǔn)工作臺(tái)、雙目分離視場(chǎng)CCD顯微顯示系統(tǒng)、曝光頭、氣動(dòng)系統(tǒng)、真空管路系統(tǒng)、直聯(lián)式無(wú)油真空泵、防震工作臺(tái)和附件箱等組成。 解決非圓形基片、碎片和底面不平的基片造成的版片分離不開(kāi)所引起的版片無(wú)法對(duì)準(zhǔn)的問(wèn)題。
超分辨光刻機(jī)
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