掩模對準(zhǔn)曝光機(jī),又稱光刻機(jī)、曝光系統(tǒng)或光刻系統(tǒng),是半導(dǎo)體制造、微納加工及光電子器件生產(chǎn)中的核心設(shè)備。其功能是將掩模版(Mask)上的微納圖形精確地轉(zhuǎn)移到涂有光刻膠的基片(如硅片、玻璃片等)上,是集成電路(IC)、微機(jī)電系統(tǒng)(MEMS)、傳感器、LED等器件制造的關(guān)鍵工藝步驟。
工作原理
1.掩模與基片對準(zhǔn):通過高精度對準(zhǔn)系統(tǒng),將掩模版上的圖形與基片上的標(biāo)記精確對齊,確保圖形轉(zhuǎn)移的準(zhǔn)確性。
2.曝光:利用光源(如紫外光、深紫外光、極紫外光等)照射掩模版,光線透過掩模版上的透明區(qū)域,照射到基片上的光刻膠層。
3.圖形轉(zhuǎn)移:光刻膠在光照下發(fā)生化學(xué)反應(yīng),形成潛影。經(jīng)過顯影、刻蝕等后續(xù)工藝,將潛影轉(zhuǎn)化為實(shí)際的微納圖形。
主要類型
1.接觸式曝光機(jī):掩模版直接與基片接觸,分辨率高,但易損傷掩模版和基片。
2.接近式曝光機(jī):掩模版與基片保持微小間隙(幾微米至幾十微米),減少損傷,但分辨率略有下降。
3.投影式曝光機(jī):通過光學(xué)系統(tǒng)將掩模版圖形縮小投影到基片上,適用于大尺寸基片和高分辨率需求。
(1)步進(jìn)式曝光機(jī)(Stepper):分步曝光,適用于中小尺寸基片。
(2)掃描式曝光機(jī)(Scanner):通過掩模版與基片的相對掃描實(shí)現(xiàn)曝光,適用于大尺寸基片。
1.分辨率:決定最小可轉(zhuǎn)移圖形的尺寸,受光源波長、數(shù)值孔徑(NA)等因素影響。
2.對準(zhǔn)精度:掩模版與基片圖形的對準(zhǔn)誤差,通常要求亞微米級精度。
3.套刻精度:多層圖形之間的對準(zhǔn)精度,對復(fù)雜集成電路制造至關(guān)重要。
4.產(chǎn)能:單位時間內(nèi)可處理的基片數(shù)量,影響生產(chǎn)效率。
應(yīng)用領(lǐng)域
1.半導(dǎo)體制造:用于制造集成電路、存儲器、邏輯器件等。
2.MEMS與傳感器:制造微機(jī)械結(jié)構(gòu)、壓力傳感器、加速度計等。
3.光電子器件:制造LED、激光器、光電探測器等。
4.平板顯示:制造TFT-LCD、OLED等顯示面板。
