光刻機(Mask Aligner)是制造微機電、光電、二極體大規(guī)模集成電路的關鍵設備。其分為兩種,一種是模板與圖樣大小一致的contact aligner,曝光時模板緊貼晶圓;另一種是利用類似投影機原理的stepper,獲得比模板更小的曝光圖樣。
光刻機可采用紫外光、深紫外光、甚至更短波長的*紫外光作為光源,用DMD數字微鏡陣列**傳統(tǒng)掩模板,采用積木 錯位蠅眼透鏡實現(xiàn)高均勻照明。
光刻機通過一系列的光源能量、形狀控制手段,將光束透射過畫著線路圖的掩模,經物鏡補償各種光學誤差,將線路圖成比例縮小后映射到硅片上,不同光刻機的成像比例不同,有5:1,也有4:1。
一般的光刻工藝要經歷硅片表面清洗烘干、涂底、旋涂光刻膠、軟烘、對準曝光、后烘、顯影、硬烘、激光刻蝕等工序。經過一次光刻的芯片可以繼續(xù)涂膠、曝光。越復雜的芯片,線路圖的層數越多,也需要更精密的曝光控制過程。
測量臺、曝光臺:承載硅片的工作臺,也就是本次所說的雙工作臺。
光束矯正器:矯正光束入射方向,讓激光束盡量平行。
能量控制器:控制*終照射到硅片上的能量,曝光不足或過足都會嚴重影響成像質量。
光束形狀設置:設置光束為圓型、環(huán)型等不同形狀,不同的光束狀態(tài)有不同的光學特性。
遮光器:在不需要曝光的時候,阻止光束照射到硅片。
能量探測器:檢測光束*終入射能量是否符合曝光要求,并反饋給能量控制器進行調整。
掩模版:一塊在內部刻著線路設計圖的玻璃板。
掩膜臺:承載掩模版運動的設備,運動控制精度是nm級的。
物鏡:物鏡由20多塊鏡片組成,主要作用是把掩膜版上的電路圖按比例縮小,再被激光映射的硅片上,并且物鏡還要補償各種光學誤差。技術難度就在于物鏡的設計難度大,精度的要求高。
硅片:用硅晶制成的圓片。硅片有多種尺寸,尺寸越大,產率越高。題外話,由于硅片是圓的,所以需要在硅片上剪一個缺口來確認硅片的坐標系,根據缺口的形狀不同分為兩種,分別叫flat、notch。
內部封閉框架、減振器:將工作臺與外部環(huán)境隔離,保持水平,減少外界振動干擾,并維持穩(wěn)定的溫度、壓力。