UV光刻机一般可以分为5种,即:接触式光刻机,接近式光刻机,扫描投影式光刻机,步进投影式光刻机,步进扫描投影式光刻机。我们目前芯片厂使用较多的stepper与scanner则包含在这5种之中。今天就来仔细剖析一下,这五种光刻机的区别及应用场景。
接触式光刻机
接触式光刻机是 上世纪70年代最主要的 光刻机台,不过 在 目前的 研究机构中用的 也 比较多。接触式光刻机又 可以分为硬接触,软接触,真空接触。
硬接触
掩膜版与 晶圆上的光刻胶直接地 接触,紧贴晶圆,没有 任何间隙。但是 掩膜版与 晶圆之间接触,晶圆的 光刻胶会污染掩膜版.
软接触
将掩膜版轻轻地【趣元素】 放置在 晶圆上,使得掩膜版和 晶圆之间实际上是 有 接触的 ,但接触的 压力比"硬接触"要小得多。这种方式的目的 是 在 确保高分辨率的 同时,减少掩膜版和 基材之间的 损坏风险。
真空接触
先将掩膜版与晶圆之间抽至真空,由于气压的作用,掩膜版会被压向硅片,从而确保两者之间的均匀接触。
接近式光刻机
掩膜版与晶圆并不真正接触,而是处于非常小的距离(大约几微米),这种方式中掩膜版与 晶圆之间有 一个小间隙,大于 软接触但 小于 投影式光刻的 间隙。 虽然 这个间隙相对较小,但 它能够使使掩模和硅片不会直接接触,从而降低了 损坏的 风险。
扫描投影式曝光机
注意,这里说的 不是 Scanner。该种光刻机中掩膜版与图案的 大小是 1:1,即掩膜版上的 尺寸与 光刻胶上的图案尺寸相同。那为什么叫扫描?这是 因为光是 透过 一条细长的 狭缝射在 晶圆上,一般是 一次曝光晶圆的 数行,晶圆需要挪动位置,使光能将晶圆所 有 的 区域都曝光。
步进投影式光刻机(stepper)
它使用透镜系统将掩模上的 图案在 小面积上逐个投影到硅片上。每次曝光一个小区域后,硅片会移动到下一个位置,直到整个硅片都被曝光。一个曝光区域就是 一个“shot”。 因为它是 通过 透镜系统投影,一般I线stepper使用的 是 5倍版,即掩膜版上图形尺寸是实际光刻胶上的 尺寸的 5倍,所 以在 掩膜板上可以设计更复杂的 图形。
步进扫描投影式光刻机(scanner)
在 高端的 半导体制造中一般会用到此种机型。Scanner的特点是 在 曝光过 程中,掩膜版在一个方向 上移动,同时晶圆在 与 其垂直的 方向 上同步移动。 Scanner通常比其他 曝光机具有 更高的 生产效率,设计和 制造都非常复杂,Scanner的购买和 维护成本都很高。
UV光刻机的类型大致就这几种,今天只讲个梗概,后续我再分开一一详细描述。