掩模对准曝光机

，又称掩模对准曝光机，是一种将掩模上的图案对准晶圆，使光线穿过并照射在晶圆表面曝光的设备，是積體電路製造的关键設備。“对准”指的是在芯片经过多次光刻工序时，能够将掩模反复精确放置到相同位置的能力。

掩模对准曝光机自1960年代至1970年代后期是集成电路制造的主要设备，之后逐渐被步进式光刻机（stepper）所取代。截至2023年，12吋以上的晶圓大多使用掃描式對準機來做曝光，其晶圓產能也是五種機型內最佳的。目前，掩模对准曝光机仍常用于学术和研究领域，因为相关项目通常只涉及小批量的光刻制备。在掩模对准曝光机中，掩模图案与晶圆图案是一一对应的。掩模覆盖整个晶圆表面，整个晶圆一次性完成曝光。这是早期1:1掩模对准曝光机的标准，后来被带有缩小投影光学的步进式光刻机和步进扫描机（scanner）所取代。

從發展歷史來看光刻机一共五種機型，分别為接觸式（contact）、近接式（proximity）、步進式（stepper）、掃描式（scanner）、重複式（repeat）。早期的接触式对准机（contact aligners）将掩模直接与晶圆的顶表面接触，但在掩模再次被移除时，往往会损坏图案。近接式对准机（proximity aligners）仅被短暂使用，它们将掩模悬置于晶圆表面上方，以避免这一问题，但操作困难并需要大量人工调节。最后，珀金埃尔默于1973年推出的投影式对准机（projection aligner），使掩模与芯片完全分离，并使图像的调节变得更加简单。随着这些发展阶段的推进，良率从大约10%提升至约70%，从而带来芯片价格的相应下降。

 概要 
在晶圓微影製程技術中，會將塗好光阻的晶圓藉由機械手臂傳送到曝光機中先進行對準而後曝光。隨著科技的進步，早期接觸式和接近式的對準機以1:1的方式將電路圖案曝光在晶圓上，但這種作法導致晶圓每次能曝光的圖案有限，2000年以後出現了能將電路圖案以4:1縮小投影在晶圓上的掃描式對準機，於是晶圓的產能得到4倍以上的生產速度，同時也宣布超大晶圓時代（ULSI）的來臨。

 组成部分 
一台典型的掩模对准曝光机包含以下部分：

 显微镜：用于观察晶圆基片与掩模的位置及其相对对准情况。
 晶圆固定器（或称卡盤）：用于固定晶圆，通常利用下方的真空吸附。
 掩模固定器：将掩模放置在晶圆上方，可通过类似显微镜载物台的机构调节掩模与晶圆的相对位置。
 紫外光源：通过光掩模照射，将其图案投影到下方晶圆的光刻胶上。

 与步进式的对比 
掩模对准曝光机在概念上类似于步进式光刻机，但有一个关键区别。掩模对准曝光机使用的掩模包含整个晶圆的图案，这可能需要大型掩模。而步进机则在晶圆上反复使用较小的掩模，并在表面逐步移动，以重复芯片层的图案。这大幅降低了掩模成本，并允许在一次生产中将单片晶圆用于不同的集成电路版图或掩模设计。更重要的是，通过将光源聚焦在晶圆的一个小区域，步进机能够产生更高的分辨率，从而实现芯片上更小的特征尺寸。步进机的缺点是必须对晶圆上的每个芯片分别成像，因此对整个晶圆的曝光过程要慢得多。

 主要厂商 
曝光機是生产大规模集成电路的核心設備，因此曝光機价格昂贵，除了機型外價格還取決於適用的曝光光源波段，DUV製程曝光機落在5千萬至1億美元之間，而近幾年異軍突起成為主流的ASML EUV Twinscan光刻機造價更是落在3億美元以上。

 ASML
 尼康
 佳能



 参考 

Category:微影