光刻机是芯片制造的核心设备之一,按照用途可以分为好几种,用于生产芯片;用于封装;用于LED制造领域。用于生产芯片的光刻机是中国在半导体设备制造上的短板,国内晶圆厂所需的高端光刻机依赖进口。
光刻机的工作原理
在加工芯片的过程中,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,然后使用化学方法显影,得到刻在硅片上的电路图。
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。
光刻机的结构介绍
1、测量台、曝光台:承载硅片的工作台。
2、激光器:光源,光刻机核心设备之一。
3、光束矫正器:矫正光束入射方向,让激光束尽量平行。
4、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。
5、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。
6、遮光器:在不需要曝光的时候,阻止光束照射到硅片。
7、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。
8、掩模版:在内部刻着线路设计图的玻璃板。
9、掩膜台:承载掩模版运动的设备,运动控制精度是nm级的。
10、物镜:物镜用来补偿光学误差,并将线路图等比例缩小。
11、硅片:用硅晶制成的圆片。
12、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。