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    光刻機工作原理和組成

    2021.4.16

    光刻機通過一系列的光源能量、形狀控制手段,將光束透射過畫著線路圖的掩模,經物鏡補償各種光學誤差,將線路圖成比例縮小后映射到硅片上,不同光刻機的成像比例不同,有5:1,也有4:1。然后使用化學方法顯影,得到刻在硅片上的電路圖(即芯片)。

    一般的光刻工藝要經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、激光刻蝕等工序。經過一次光刻的芯片可以繼續涂膠、曝光。越復雜的芯片,線路圖的層數越多,也需要更精密的曝光控制過程。現在先進的芯片有30多層。

    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zui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量。

    光束形狀設置:設置光束為圓型、環型等不同形狀,不同的光束狀態有不同的光學特性。

    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zui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整。

    掩模版:一塊在內部刻著線路設計圖的玻璃板,貴的要數十萬美元。

    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,根據缺口的形狀不同分為兩種,分別叫flat、notch。

    內部封閉框架、減振器:將工作臺與外部環境隔離,保持水平,減少外界振動干擾,并維持穩定的溫度、壓力。

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