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【兆恒機械】刻蝕機和光刻機的原理及區(qū)別

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  • 添加日期:2021年11月10日

光刻機(Mask Aligner) 又名:掩模對準曝光機,曝光系統(tǒng),光刻系統(tǒng)等。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圖形(工藝);在硅片表面勻膠,然后將掩模版上的圖形轉移光刻膠上的過程將器件或電路結構臨時“復制”到硅片上的過程。

光刻機是什么

一、光刻的目的

使表面具有疏水性,增強基底表面與光刻膠的黏附性。

二、光刻機工作原理

光刻機的工作原理圖

簡單介紹一下圖中各設備的作用。

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:控制最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(zhì)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:檢測光束最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(diào)整。

掩模版:一塊在內(nèi)部刻著線路設計圖的玻璃板,貴的要數(shù)十萬美元。

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(chǎn)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(jù)缺口的形狀不同分為兩種,分別叫flat、notch。

內(nèi)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。

三、光刻機分類

光刻機一般根據(jù)操作的簡便性分為三種,手動、半自動、全自動。

A 手動:指的是對準的調(diào)節(jié)方式,是通過手調(diào)旋鈕改變它的X軸,Y軸和thita角度來完成對準,對準精度可想而知不高了;

B 半自動:指的是對準可以通過電動軸根據(jù)CCD的進行定位調(diào)諧;

C 自動:指的是從基板的上載下載,曝光時長和循環(huán)都是通過程序控制,自動光刻機主要是滿足工廠對于處理量的需要。

光刻機可以分為接近接觸式光刻、直寫式光刻、以及投影式光刻三大類。接近接觸式通過無限靠近,復制掩模板上的圖案;投影式光刻采用投影物鏡,將掩模板上的結構投影到基片表面;而直寫,則將光束聚焦為一點,通過運動工件臺或鏡頭掃描實現(xiàn)任意圖形加工。光學投影式光刻憑借其高效率、無損傷的優(yōu)點,一直是集成電路主流光刻技術。

四、光刻機應用

光刻機可廣泛應用于微納流控晶片加工、微納光學元件、微納光柵、NMEMS器件等微納結構器件的制備。

光刻機

刻蝕機是什么

實際上狹義理解就是光刻腐蝕,先通過光刻將光刻膠進行光刻曝光處理,然后通過其它方式實現(xiàn)腐蝕處理掉所需除去的部分。隨著微制造工藝的發(fā)展;廣義上來講,刻蝕成了通過溶液、反應離子或其它機械方式來剝離、去除材料的一種統(tǒng)稱,成為微加工制造的一種普適叫法。

刻蝕機

一、刻蝕機的原理

感應耦合等離子體刻蝕法(InducTIvely CoupledPlasma Etch,簡稱ICPE)是化學過程和物理過程共同作用的結果。它的基本原理是在真空低氣壓下,ICP 射頻電源產(chǎn)生的射頻輸出到環(huán)形耦合線圈,以一定比例的混合刻蝕氣體經(jīng)耦合輝光放電,產(chǎn)生高密度的等離子體,在下電極的RF 射頻作用下,這些等離子體對基片表面進行轟擊,基片圖形區(qū)域的半導體材料的化學鍵被打斷,與刻蝕氣體生成揮發(fā)性物質(zhì),以氣體形式脫離基片,從真空管路被抽走。

二、刻蝕機和光刻機的區(qū)別

刻蝕相對光刻要容易。

光刻機把圖案印上去,然后刻蝕機根據(jù)印上去的圖案刻蝕掉有圖案(或者沒有圖案)的部分,留下剩余的部分,外行容易混淆“光刻機”和“刻蝕機”。光刻機相當于畫匠,刻蝕機是雕工。前者投影在硅片上一張精細的電路圖(就像照相機讓膠卷感光),后者按這張圖去刻線(就像刻印章一樣,腐蝕和去除不需要的部分)。