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光刻�(jī)
閱讀�665�(shí)間:2017-04-27 10:04:01

    光刻�(jī)(Mask Aligner) 又名:掩模對(duì)�(zhǔn)曝光�(jī),曝光系�(tǒng),光刻系�(tǒng)�。常用的光刻�(jī)是掩膜對(duì)�(zhǔn)光刻,所以叫 Mask Alignment System.
    一般的光刻工藝要經(jīng)歷硅片表面清洗烘�、涂�、旋�光刻�、軟�、對(duì)�(zhǔn)曝光、后�、顯影、硬�、刻蝕等工序�
    Photolithography(光刻) 意思是用光�(lái)制作一�(gè)圖形(工藝)�
    在硅片表面勻�,然后將掩模版上的圖形轉(zhuǎn)移光刻膠上的�(guò)程將器件或電路結(jié)�(gòu)臨時(shí)“復(fù)制”到硅片上的�(guò)��

光刻�(jī)品牌

    光刻�(jī)的品牌眾多,根據(jù)采用不同技�(shù)路線的可以歸納成如下幾類�
    高端的投影式光刻�(jī)可分為步�(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�(jī)�(hào)稱世界上最精密的儀�,世界上已有7000�(wàn)美金的光刻機(jī)。高端光刻機(jī)堪稱�(xiàn)代光�(xué)工業(yè)之花,其制造難度之大,全世界只有少�(shù)幾家公司能夠制�。國(guó)外品牌主要以荷蘭ASML(鏡頭來(lái)自德�(guó)�,日本Nikon(intel曾經(jīng)�(gòu)買過(guò)Nikon的高端光刻機(jī))和日本Canon三大品牌為主�
    位于我國(guó)上海的SMEE已研制出具有自主知識(shí)�(chǎn)�(quán)的投影式中端光刻�(jī),形成產(chǎn)品系列初步實(shí)�(xiàn)海內(nèi)外銷�。目前正在�(jìn)行其他各系列�(chǎn)品的研發(fā)制作工作�
    生產(chǎn)線和研發(fā)用的低端光刻�(jī)為接�、接觸式光刻�(jī),分辨率通常在數(shù)微米以上。主要有德國(guó)SUSS、美�(guó)MYCRO NXQ4006、以及中�(guó)品牌�

光刻�(jī)分類

  光刻�(jī)一般根�(jù)操作的簡(jiǎn)便性分為三�,手�(dòng)、半自動(dòng)、全自動(dòng)
  A 手動(dòng):指的是�(duì)�(zhǔn)的調(diào)節(jié)方式,是通過(guò)手調(diào)旋鈕改變它的X�,Y軸和thita角度�(lái)完成�(duì)�(zhǔn),對(duì)�(zhǔn)精度可想而知不高了;
  B 半自�(dòng):指的是�(duì)�(zhǔn)可以通過(guò)電動(dòng)軸根�(jù)CCD的�(jìn)行定位調(diào)��
  C 自動(dòng)� 指的� 從基板的上載下載,曝光時(shí)�(zhǎng)和循�(huán)都是通過(guò)程序控制,自�(dòng)光刻�(jī)主要是滿足工廠對(duì)于處理量的需��

紫外光源

  曝光系統(tǒng)最核心的部件之一是紫外光��
  常見(jiàn)光源分為:
  可見(jiàn)光:g線:436nm
  紫外光(UV�,i線:365nm
  深紫外光(DUV�,KrF �(zhǔn)分子激光:248 nm, ArF �(zhǔn)分子激光:193 nm
  極紫外光(EUV��10 ~ 15 nm
  �(duì)光源系統(tǒng)的要�
  a.有適�(dāng)?shù)牟ㄩL(zhǎng)。波�(zhǎng)越短,可曝光的特征尺寸就�?。籟波長(zhǎng)越短,就表示光刻的刀鋒越鋒利,刻蝕對(duì)于精度控制要求越�,因?yàn)檠苌洮F(xiàn)象會(huì)更嚴(yán)�。]
  b.有足夠的能量。能量越�,曝光時(shí)間就越短�
  c.曝光能量必須均勻地分布在曝光區(qū)。[一般采用光的均勻度 或者叫 不均勻度 光的平行度等概念�(lái)衡量光是否均勻分布]
  常用的紫外光光源是高壓弧光燈(高壓汞燈),高壓汞燈有許多尖銳的光譜線,經(jīng)�(guò)濾光后使用其中的g 線(436 nm)或i 線(365 nm)�
  �(duì)于波�(zhǎng)更短的深紫外光光�,可以使用準(zhǔn)分子激�。例如KrF �(zhǔn)分子激光(248 nm)、ArF �(zhǔn)分子激光(193 nm)和F2�(zhǔn)分子激光(157 nm)等�
  曝光系統(tǒng)的功能主要有:平滑衍射效�(yīng)、實(shí)�(xiàn)均勻照明、濾光和冷光處理、實(shí)�(xiàn)�(qiáng)光照明和光強(qiáng)�(diào)節(jié)��

光刻�(jī)�(duì)�(zhǔn)系統(tǒng)

  制造高精度的對(duì)�(zhǔn)系統(tǒng)需要具有近乎完美的精密�(jī)械工藝,這也是國(guó)�(chǎn)光刻�(jī)望其�(xiàng)背的技�(shù)難點(diǎn)之一,許多美�(guó)德國(guó)品牌光刻�(jī)具有特殊專利的機(jī)械工藝設(shè)�(jì)。例如Mycro N&Q光刻�(jī)采用的全氣動(dòng)軸承�(shè)�(jì)專利技�(shù),有效避免軸承機(jī)械摩擦所帶來(lái)的工藝誤��
  �(duì)�(zhǔn)系統(tǒng)另外一�(gè)技�(shù)難題就是�(duì)�(zhǔn)顯微鏡。為了增�(qiáng)顯微鏡的視場(chǎng),許多高端的光刻�(jī),采用了LED照明�
  �(duì)�(zhǔn)系統(tǒng)共有兩套,具備調(diào)焦功能。主要就是由雙目雙視�(chǎng)�(duì)�(zhǔn)顯微鏡主�、目鏡和物鏡�1�(duì)(光刻機(jī)通常�(huì)提供不同放大倍率的目鏡和物鏡供用戶組合使用)�
  CCD�(duì)�(zhǔn)系統(tǒng)作用是將掩模和樣片的�(duì)�(zhǔn)�(biāo)記放大并成像于監(jiān)視器上�
  工件�(tái)顧名思義就是放工件的平臺(tái),光刻工藝最主要的工件就是掩模和基片�
  工件�(tái)為光刻機(jī)的一�(gè)�(guān)�,由掩模樣片整體�(yùn)�(dòng)�(tái)(XY�、掩模樣片相�(duì)�(yùn)�(dòng)�(tái)(XY�、轉(zhuǎn)�(dòng)�(tái)、樣片調(diào)平機(jī)�(gòu)、樣片調(diào)焦機(jī)�(gòu)、承片臺(tái)、掩模夾、抽拉掩模臺(tái)組成�
  其中,樣片調(diào)平機(jī)�(gòu)包括球座和半�。調(diào)平過(guò)程中首先�(duì)球座和半球通上壓力空氣,再通過(guò)�(diào)焦手輪,使球�、半�、樣片向上運(yùn)�(dòng),使樣片與掩模相靠而找平樣�,然后對(duì)二位三通電磁閥將球座和半球切換為真空�(jìn)行鎖緊而保持調(diào)平狀�(tài)�
  樣片�(diào)焦機(jī)�(gòu)由調(diào)焦手�、杠桿機(jī)�(gòu)和上升直線導(dǎo)軌等組成,調(diào)平上升過(guò)程初步調(diào)�,調(diào)平完成鎖緊球氣浮�,樣片和掩模之間�(huì)�(chǎn)生一定的間隙,因此必須�(jìn)行微�(diào)�。另一方面,調(diào)平完成�(jìn)行對(duì)�(zhǔn),必須分離一定的�(duì)�(zhǔn)間隙,也需要�(jìn)行微�(diào)��
  抽拉掩模�(tái)主要用于快速上下片,由燕尾�(dǎo)�、定位擋塊和鎖緊手輪組成�
  承片�(tái)和掩模夾是根�(jù)不同的樣片和掩模尺寸而�(jìn)行設(shè)�(jì)��

光刻�(jī)性能指標(biāo)

  光刻�(jī)的主要性能指標(biāo)有:支持基片的尺寸范�,分辨率、對(duì)�(zhǔn)精度、曝光方�、光源波�(zhǎng)、光�(qiáng)均勻�、生�(chǎn)效率等�
  分辨率是�(duì)光刻工藝加工可以�(dá)到的最�(xì)線條精度的一種描述方�。光刻的分辨率受受光源衍射的限制,所以與光源、光刻系�(tǒng)、光刻膠和工藝等各方面的限制�
  �(duì)�(zhǔn)精度是在多層曝光�(shí)層間圖案的定位精��
  曝光方式分為接觸接近�、投影式和直寫式�
  曝光光源波長(zhǎng)分為紫外、深紫外和極紫外區(qū)�,光源有汞燈,準(zhǔn)分子激光器等�

光刻�(jī)種類

  
  a.接觸式曝光(Contact Printing):掩膜板直接與光刻膠層接觸。曝光出�(lái)的圖形與掩膜板上的圖形分辨率相當(dāng),設(shè)備簡(jiǎn)�。接觸式,根�(jù)施加力量的方式不同又分為:軟接觸,硬接觸和真空接��
  1.軟接� 就是把基片通過(guò)托盤吸附?。愃朴趧蚰z�(jī)的基片放置方式),掩膜蓋在基片上��
  2.硬接� 是將基片通過(guò)一�(gè)氣壓(氮?dú)�?,往上頂,使之與掩膜接觸�
  3.真空接觸 是在掩膜和基片中間抽�,使之更加好的貼合(想一想把被子抽真空放置的方式�
  �<�<真空 接觸的越緊密,分辨率越高,當(dāng)然接觸的越緊密,掩膜和材料的損傷就越��
  缺點(diǎn):光刻膠污染掩膜�;掩膜板的磨損,容易損壞,壽命很低(只能使�5�25次);容易累積缺�;上�(gè)世紀(jì)七十年代的工�(yè)水準(zhǔn),已�(jīng)逐漸被接近式曝光方式所淘汰了,�(guó)�(chǎn)光刻�(jī)均為接觸式曝�,國(guó)�(chǎn)光刻�(jī)的開(kāi)�(fā)�(jī)�(gòu)�(wú)法提供工藝要求更高的非接觸式曝光的產(chǎn)品化�
  b.接近式曝光(Proximity Printing�:掩膜板與光刻膠基底層保留一�(gè)微小的縫隙(Gap�,Gap大約�0�200μm??梢杂行П苊馀c光刻膠直接接觸而引起的掩膜板損�,使掩膜和光刻膠基底能耐久使用;掩模壽命長(zhǎng)(可提高10 倍以上),圖形缺陷少。接近式在現(xiàn)代光刻工藝中�(yīng)用最為廣��
  c.投影式曝光(Projection Printing�:在掩膜板與光刻膠之間使用光學(xué)系統(tǒng)聚集光實(shí)�(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�。優(yōu)�(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�
  投影式曝光分類:
  掃描投影曝光(Scanning Project Printing��70年代末~80年代�,�1μm工藝;掩膜板1�1,全尺寸�
  步�(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��
  掃描步�(jìn)投影曝光(Scanning-Stepping Project Printing��90年代末~至今,用于≤0.18μm工藝。采�6英寸的掩膜板按照4�1的比例曝�,曝光區(qū)域(Exposure Field�26×33mm。優(yōu)�(diǎn):增大了每次曝光的視�(chǎng);提供硅片表面不平整的補(bǔ)償;提高整�(gè)硅片的尺寸均勻�。但�,同�(shí)�?yàn)樾枰聪蜻\(yùn)�(dòng),增加了�(jī)械系�(tǒng)的精度要��

維庫(kù)電子�,電子知�(shí),一查百��

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