2023-09-08 16:21:57 来源 : 韭研公社
一步一图，了解光刻机的工作原理
icguide华中科技大学 软件工程硕士
光刻机是半导体工业中的关键设备，主要用于制造芯片中的微小结构。它通过将掩模上的图形投影到硅片上，并使用紫外线照射硅片表面，使其形成微小的结构。
本文将从光刻机的构成、工作原理、曝光过程和曝光技术等方面进行介绍和分析。
【资料图】
光刻机主要由以下几个部分组成：
光学系统：包括曝光光源、透镜、反射镜等，用于将掩模上的图形投影到硅片上。
机械系统：包括平台、运动控制系统、自动对位系统等，用于控制硅片的位置和运动轨迹。
控制系统：包括计算机、控制软件等，用于控制整个光刻机的运行和曝光过程。
光刻机的工作原理主要包括曝光和显影两个过程。
曝光过程是指将掩模上的图形通过光学系统投影到硅片上的过程。曝光过程主要包括以下几个步骤：
（1）准备工作：将硅片放置在平台上，并通过自动对位系统对硅片进行定位和对位。
（2）加热处理：将硅片加热至一定温度，以使其表面更容易吸收光线。
（3）涂覆光刻胶：将光刻胶涂覆在硅片表面，以形成一个光刻胶层。
（4）对位：通过自动对位系统将掩模和硅片对位，以确保图形的正确投影。
（5）曝光：通过光学系统将掩模上的图形投影到硅片上，并使用紫外线照射硅片表面，使其形成微小的结构。
显影过程是指将硅片表面的光刻胶进行化学反应，从而形成微小结构的过程。显影过程主要包括以下几个步骤：
（1）涂覆显影剂：将显影剂涂覆在硅片表面，以溶解光刻胶。
（2）显影：通过化学反应将硅片表面的光刻胶进行溶解，从而形成微小的结构。
（3）清洗：将硅片表面的显影剂和光刻胶残留物清洗干净，以准备下一次曝光。
曝光过程中的技术主要包括以下几个方面：
光源技术：光源是曝光过程中最关键的部分，它的稳定性和光强度对于曝光的精度和速度都有着重要的影响。现代光刻机使用的光源主要有氙气灯、荧光灯、激光等。
透镜技术：透镜是将掩模上的图形投影到硅片上的关键部件，它的制造精度和材料质量对于曝光的精度和分辨率都有着重要的影响。
控制系统技术：控制系统是光刻机的核心部分，它负责整个曝光过程的控制和管理。现代控制系统采用计算机和控制软件，能够实现自动对位、自动曝光、自动对焦等功能。
曝光技术：曝光技术是光刻机制造中最关键的技术之一，它的精度和速度直接影响到芯片的制造质量和效率。现代曝光技术主要包括多重图形投射式曝光技术、极紫外光曝光技术等。
