什么是光刻機(jī)呢?本節(jié)小編就帶大家一起認(rèn)識(shí)一下光刻機(jī)。

一、什么是光刻機(jī)?

光刻機(jī)(Mask Aligner) 又名：掩模對準(zhǔn)曝光機(jī)，曝光系統(tǒng)，光刻系統(tǒng)等。常用的光刻機(jī)是掩膜對準(zhǔn)光刻，所以叫 Mask Alignment System。

當(dāng)然，光刻機(jī)是用來制作芯片的，所以我們來介紹一下基本的芯片制造工藝中的光刻工藝。

一般的光刻工藝要經(jīng)歷硅片表面清洗烘干、涂底、旋涂光刻膠、軟烘、對準(zhǔn)曝光、后烘、顯影、硬烘、刻蝕等工序。

Photolithography(光刻) 意思是用光來制作一個(gè)圖形(工藝);在硅片表面勻膠，然后將掩模版上的圖形轉(zhuǎn)移光刻膠上的過程將器件或電路結(jié)構(gòu)臨時(shí)“復(fù)制”到硅片上的過程。

在我們知道了光刻機(jī)的作用之后，相信大家會(huì)疑問：光刻機(jī)有哪些種類呢?

二、光刻機(jī)的品牌

光刻機(jī)的品牌眾多，大致在層次上可以分為高檔和低檔兩類：：

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，分辨率通常在十幾納米至幾微米之間，高端光刻機(jī)號稱世界上最精密的儀器，世界上已有7000萬美金的光刻機(jī)。

高端光刻機(jī)堪稱現(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。國外品牌主要以荷蘭ASML(鏡頭來自德國)，日本Nikon(intel曾經(jīng)購買過Nikon的高端光刻機(jī))和日本Canon三大品牌為主。

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SUSS、美國MYCRO NXQ4006、以及中國品牌。

那么，光刻機(jī)在原理上可以分為哪幾類呢?

三、光刻機(jī)的種類

光刻機(jī)在原理上可以分為三類：接觸式光刻機(jī)、接近式光刻機(jī)、投影式光刻機(jī)。

接觸式光刻機(jī)，來源于它的曝光方式：采用了接觸式曝光的形式，就是掩膜板直接與光刻膠層接觸。曝光出來的圖形與掩膜板上的圖形分辨率相當(dāng)，設(shè)備簡單。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。軟接觸 就是把基片通過托盤吸附住(類似于勻膠機(jī)的基片放置方式)，掩膜蓋在基片上面;硬接觸 是將基片通過一個(gè)氣壓(氮?dú)?，往上頂，使之與掩膜接觸;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)。

接觸式光刻機(jī)雖然簡單，但是存在一些問題：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，國產(chǎn)光刻機(jī)均為接觸式曝光，國產(chǎn)光刻機(jī)的開發(fā)機(jī)構(gòu)無法提供工藝要求更高的非接觸式曝光的產(chǎn)品化，所以中國的光刻機(jī)研發(fā)還要加把力!

接近式光刻機(jī)采用了接近式曝光的方式，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?？梢杂行П苊馀c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(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。

作為現(xiàn)在最為高端的技術(shù)，投影式光刻機(jī)代表了光刻機(jī)領(lǐng)域的最先進(jìn)技術(shù)。它采用了投影式曝光的技術(shù)，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。

作為一項(xiàng)最為先進(jìn)可靠的技術(shù)，它需要不斷地進(jìn)行技術(shù)革新，以保持持續(xù)的領(lǐng)先，投影式光刻機(jī)也不例外。隨著器件尺寸的不斷變小，投影式光刻機(jī)也在不斷地進(jìn)行技術(shù)調(diào)整。

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;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。

四、如何選擇適合自己的光刻機(jī)?

那么有了這些基本的分類之后，我們已經(jīng)對光刻機(jī)的品類家族有了一個(gè)基本的認(rèn)識(shí)，那么，究竟什么樣的光刻機(jī)是最好的呢?一些人一定會(huì)說：看價(jià)格呀，最貴的一定是最好的!我只能說：不一定哦!一方面，西方幾國的光刻機(jī)定價(jià)標(biāo)準(zhǔn)不太一致，并且他們之間也不是鐵板一塊，彼此之間說到底是一種競爭的關(guān)系!打價(jià)格戰(zhàn)是在所難免的。另一方面，評判一件衣服的好壞是要從：樣式、用料、做工等方面綜合考量的，光刻機(jī)也是一樣的。

接下來，小編為大家介紹幾個(gè)關(guān)于光刻機(jī)的性能指標(biāo)，保證你看了之后就會(huì)很容易的挑貨了!

五、性能指標(biāo)

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、對準(zhǔn)精度、曝光方式、光源波長、光強(qiáng)均勻性、生產(chǎn)效率等。

分辨率是對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、投影式和直寫式，我們上節(jié)已經(jīng)提到過，相信大家對曝光方式已經(jīng)有了認(rèn)識(shí)。

曝光光源波長分為紫外、深紫外和極紫外區(qū)域，光源有汞燈，準(zhǔn)分子激光器等。

讀完這個(gè)之后，有人一定會(huì)說：我知道了，分辨率越高、對準(zhǔn)精度越高、曝光方式越高級、光源波長越長，那么光刻機(jī)就越好了!這種說法有一定的道理，但是有那么一句話：最好的不一定是最好的，適合自己的才是最好的!