曝光設備原理以及應用池田屋實業

　更新時間：2024-08-13　點擊量：1364

曝光設備原理以及應用池田屋實業

什么是曝光設備？

曝光裝置是在半導體、液晶顯示器等制造現場使用的裝置，通過照射光在基板上描繪電路、像素等圖案。

由于它們使用的光線并需要精確控制平臺等，許多產品體積龐大且成本數十億美元。曝光工序是半導體和液晶顯示器制造中決定設計數據（ CAD數據）圖案的工序，因此是極其重要的設備。每家公司都開發了多種曝光方法并在自己的設備中使用它們。

圖1. TFT液晶顯示器的TFT基板側的制造流程概述

曝光設備主要用于半導體制造現場和液晶顯示器等平板顯示器（FPD）制造現場。

在半導體制造工藝中，以硅晶片為基板，形成氧化膜，涂敷光致抗蝕劑（感光材料），并通過光掩模用從曝光裝置發出的強紫外線照射涂敷表面。允許通過蝕刻等去除不需要的部分。這種使用曝光設備的方法稱為光刻法。

在LCD制造過程中，一般使用玻璃基板，并重復數個循環的金屬或其他薄膜沉積、光刻和蝕刻。

可以在一個基板上形成像素電極和開關元件(TFT元件等)，并且可以在另一基板上形成具有光的三基色(紅、綠和藍)的濾色器。通過將兩個基板粘合在一起并在其間放置液晶材料，就完成了用于 LCD 顯示器的面板。

選擇曝光設備時，需要在購買前與設備制造商充分討論曝光所用光源的類型和精度、載物臺的精度等，因為其價格非常昂貴。

我們將解釋曝光設備的測量原理。曝光設備由光源、偏光鏡、光掩模、聚光鏡、載物臺、傳送硅片的機械手等組成。

鏡頭和光掩模的設計精度，平臺的運行精度也很高。操作過程中，曝光目標精確固定在載物臺上。在操作中，每次曝光時載物臺都會移動，在曝光的物體上創建大量圖案。

從光源發出短波長的強光，偏光透鏡調整光的方向，然后照射到光掩模上，光掩模是配置電路圖案的原型。穿過光掩模的光被聚光透鏡聚焦，并在曝光的目標上描繪出非常小的電路圖案。

一旦整個曝光目標被曝光，它就會被機器人或其他設備運輸。根據產品的不同，曝光目標會滲透到液體中，有些產品的設計旨在實現更準確的曝光。

2018年，半導體曝光設備制造商來自歐洲（84%）和日本（14%），幾乎以歐洲和日本制造商為主。此外，液晶顯示器的FPD（平板顯示器）曝光設備幾乎由兩家日本廠商主導。

半導體光刻設備據說精密的機器，最新的半導體已經小型化，芯片上的布線寬度（工藝規則）已減少到3至5納米。

對于FPD曝光設備來說，最新設備的線寬在幾微米或更小，并且這些設備逐年變得更薄、更大，設備也變得更精確、更大，以創造出更美麗和高清晰度的圖像。它正在進步。

在半導體光刻設備中，EUV（Extreme Ultraviolet）光刻設備使用被稱為極紫外線的極短波長光。

它可以加工更精細的尺寸，而這是使用 ArF 準分子激光的傳統半導體曝光設備難以加工的。半導體小型化正在按照摩爾定律進展（半導體集成電路的集成度和功能將在三年內提高四倍）。

到目前為止，通過稱為步進曝光機的縮小投影曝光技術、更短的曝光波長和浸沒式曝光技術的發展，分辨率已得到顯著提高。小型化是指晶圓上可印刷的最小加工尺寸變得更小，最小加工尺寸R由下面的瑞利方程表示。　

R=k·λ/NA *k為比例常數，λ為曝光波長，NA為曝光光學系統的數值孔徑

通過各種技術的發展，通過減小k、減小λ和增大NA來實現小型化。 EUV曝光設備被認為是一種可以通過縮短曝光波長來克服以往限制的技術，近年來已實現量產。

FPD（平板顯示器）是液晶顯示器、等離子顯示器、有機EL顯示器等，在智能手機、平板電腦、家用平板電視等家庭和街道上隨處可見。

FPD曝光設備是用于制造平板顯示器的設備。原理與半導體制造設備相同。它用光照射光掩模，通過透鏡將電路圖案曝光到玻璃板上，形成陣列。。

我們還創建了在顯示器上生成圖像和視頻的濾色器，并將它們與陣列組合以完成顯示。彩色濾光片是表達圖像和視頻顏色的濾光片。將基于顏料的彩色抗蝕劑涂在玻璃上并進行曝光和顯影。