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【兆恒机械】刻蚀机和光刻机的原理及区别

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  • 添加日期:2021年11月10日

光刻机(Mask Aligner) 又名:掩模对准曝光机,曝光系统,光刻系统等。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、刻蚀等工序。

Photolithography(光刻)意思是用光来制作一个图形(工艺);在硅片表面匀胶,然后将掩模版上的图形转移光刻胶上的过程将器件或电路结构临时“复制”到硅片上的过程。

光刻机是什么

一、光刻的目的

使表面具有疏水性,增强基底表面与光刻胶的黏附性。

二、光刻机工作原理

光刻机的工作原理图

简单介绍一下图中各设备的作用。

测量台、曝光台:承载硅片的工作台,也就是本次所说的双工作台。

光束矫正器:矫正光束入射方向,让激光束尽量平行。

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。

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。

遮光器:在不需要曝光的时候,阻止光束照射到硅片。

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。

掩模版:一块在内部刻着线路设计图的玻璃板,贵的要数十万美元。

掩膜台:承载掩模版运动的设备,运动控制精度是nm级的。

物镜:物镜由20多块镜片组成,主要作用是把掩膜版上的电路图按比例缩小,再被激光映射的硅片上,并且物镜还要补偿各种光学误差。技术难度就在于物镜的设计难度大,精度的要求高。

硅片:用硅晶制成的圆片。硅片有多种尺寸,尺寸越大,产率越高。题外话,由于硅片是圆的,所以需要在硅片上剪一个缺口来确认硅片的坐标系,根据缺口的形状不同分为两种,分别叫flat、notch。

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。

三、光刻机分类

光刻机一般根据操作的简便性分为三种,手动、半自动、全自动。

A 手动:指的是对准的调节方式,是通过手调旋钮改变它的X轴,Y轴和thita角度来完成对准,对准精度可想而知不高了;

B 半自动:指的是对准可以通过电动轴根据CCD的进行定位调谐;

C 自动:指的是从基板的上载下载,曝光时长和循环都是通过程序控制,自动光刻机主要是满足工厂对于处理量的需要。

光刻机可以分为接近接触式光刻、直写式光刻、以及投影式光刻三大类。接近接触式通过无限靠近,复制掩模板上的图案;投影式光刻采用投影物镜,将掩模板上的结构投影到基片表面;而直写,则将光束聚焦为一点,通过运动工件台或镜头扫描实现任意图形加工。光学投影式光刻凭借其高效率、无损伤的优点,一直是集成电路主流光刻技术。

四、光刻机应用

光刻机可广泛应用于微纳流控晶片加工、微纳光学元件、微纳光栅、NMEMS器件等微纳结构器件的制备。

光刻机

刻蚀机是什么

实际上狭义理解就是光刻腐蚀,先通过光刻将光刻胶进行光刻曝光处理,然后通过其它方式实现腐蚀处理掉所需除去的部分。随着微制造工艺的发展;广义上来讲,刻蚀成了通过溶液、反应离子或其它机械方式来剥离、去除材料的一种统称,成为微加工制造的一种普适叫法。

刻蚀机

一、刻蚀机的原理

感应耦合等离子体刻蚀法(InducTIvely CoupledPlasma Etch,简称ICPE)是化学过程和物理过程共同作用的结果。它的基本原理是在真空低气压下,ICP 射频电源产生的射频输出到环形耦合线圈,以一定比例的混合刻蚀气体经耦合辉光放电,产生高密度的等离子体,在下电极的RF 射频作用下,这些等离子体对基片表面进行轰击,基片图形区域的半导体材料的化学键被打断,与刻蚀气体生成挥发性物质,以气体形式脱离基片,从真空管路被抽走。

二、刻蚀机和光刻机的区别

刻蚀相对光刻要容易。

光刻机把图案印上去,然后刻蚀机根据印上去的图案刻蚀掉有图案(或者没有图案)的部分,留下剩余的部分,外行容易混淆“光刻机”和“刻蚀机”。光刻机相当于画匠,刻蚀机是雕工。前者投影在硅片上一张精细的电路图(就像照相机让胶卷感光),后者按这张图去刻线(就像刻印章一样,腐蚀和去除不需要的部分)。