一文解析刻蚀机和光刻机的原理及区别

　　什么是光刻机

　　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。

　　光刻机工作原理

　　

　　上图是一张光刻机的简易工作原理图。下面，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。

　　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。

　　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。

　　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。

　　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。

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