曝光設(shè)備基礎(chǔ)知(zhī)識(shí)

更新時間：2026-07-24

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曝(pù)光設備基(jī)礎知(zhī)識

什麼是曝(pù)光裝(zhuāng)置(zhì)？

曝(pù)光(guāng)設(shè)備(bèi)是一種用(yòng)於半(bàn)導體(tǐ)和液晶顯示屏製造(zào)現場的(dí)設備(bèi)，通(tōng)過(guò)照射光(guāng)綫(xiàn)將電(diàn)路(lù)和像(xiàng)素等圖案描繪(huì)到(dào)基板(bǎn)上(shàng)。

由(yóu)於使(shǐ)用(yòng)光綫(xiàn)且(qiě)需(xū)要(yào)在(zài)舞台和其他地點進行(háng)精(jīng)確控(kòng)製(zhì)，許多(duō)產品體(tǐ)積龐(páng)大(dà)且(qiě)價格高(gāo)達數億美元(yuán)。暴露工藝(yì)是(shì)一種(zhǒng)非常(cháng)重(zhòng)要的裝(zhuāng)置(zhì)，因為(wéi)它決定(dìng)半導(dǎo)體和液晶設計中設計數據(jù)（CAD數(shù)據）的模式(shì)。各(gè)種曝光方法(fǎ)已被多(duō)家公司(sī)開發並(bìng)應用(yòng)於(yú)設(shè)備中。

曝(pù)光(guāng)設備的應用

曝(pù)光(guāng)設備(bèi)主(zhǔ)要(yào)用(yòng)於(yú)半(bàn)導體製造現(xiàn)場(cháng)和平麵(miàn)顯示(shì)器（FPD），包括(kuò)液(yè)晶(jīng)顯示(shì)器。

在(zài)半(bàn)導體(tǐ)製(zhì)造中(zhōng)，矽(guī)晶圓被用作(zuò)基板(bǎn)形(xíng)成氧化膜，然(rán)後塗上(shàng)光阻（光導體），然(rán)後通過光罩(zhào)照射照射從曝(pù)光裝置發出的強(qiáng)紫外(wài)綫到(dào)塗層(céng)表麵，從而(ér)通(tōng)過(guò)蝕刻等工藝(yì)去除(chú)不必要的區域。這(zhè)種(zhǒng)使(shǐ)用(yòng)曝光(guāng)設(shè)備(bèi)的(dí)方法(fǎ)稱為光刻(kè)。

在液(yè)晶(jīng)顯示製造過(guò)程(chéng)中(zhōng)，通(tōng)常(cháng)使(shǐ)用玻璃基板，金屬及(jí)其他薄(báo)膜(mó)會重復多次薄(báo)膜形(xíng)成，光(guāng)刻和(hé)蝕(shí)刻的(dí)循(xún)環。

在一(yī)個基(jī)板上，可以(yǐ)形成像素電極和開關元件(jiàn)（如TFT元件(jiàn)），而在(zài)另(lìng)一個(gè)基板(bǎn)上，可(kě)以形(xíng)成(chéng)具(jù)有(yǒu)三(sān)種(zhǒng)原色(sè)光(guāng)（紅，綠(lǜ)，藍(lán)）的(dí)彩(cǎi)色濾光(guāng)片(piàn)。通過(guò)將(jiāng)兩個(gè)基板結合(hé)在一(yī)起並在(zài)中間(jiān)放置(zhì)液(yè)晶(jīng)材(cái)料，液(yè)晶(jīng)顯示屏(píng)麵板(bǎn)就完成(chéng)了。

選擇曝光(guāng)設(shè)備時價(jià)格昂(áng)貴，因此(cǐ)購(gòu)買(mǎi)前(qián)必須(xū)與設(shè)備製造(zào)商充分討(tǎo)論所用光源(yuán)類(lèi)型，精(jīng)度及舞台精(jīng)度。

曝(pù)光設備(bèi)的原理(lǐ)

讓我(wǒ)來(lái)解釋(shì)一下曝(pù)光裝置(zhì)的測量(liáng)原理。曝(pù)光設備包(bāo)括(kuò)光源，偏(piān)轉透鏡(jìng)，光罩，聚(jù)焦透(tòu)鏡(jìng)，舞(wǔ)台和用(yòng)於運輸(shū)矽(guī)晶圓(yuán)的(dí)機器人。

鏡頭和光罩設(shè)計極其(qí)精(jīng)密(mì)，舞(wǔ)台操作(zuò)精(jīng)準(zhǔn)。在(zài)操作過(guò)程中，曝光目(mù)標被精(jīng)確固(gù)定(dìng)在舞台上。在操作過程(chéng)中(zhōng)，舞(wǔ)台(tái)隨著(zhuó)每次曝(pù)光移(yí)動，在(zài)整個曝光(guāng)目標(biāo)中(zhōng)描(miáo)繪(huì)出眾多圖案(àn)。

光源發出的(dí)短而強(qiáng)波(bō)長的光被(bèi)偏轉透鏡(jìng)對(duì)準(zhǔn)並照射到(dào)光罩上，作(zuò)為電路圖案形成的(dí)原型。通過光罩的光會(huì)被聚光(guāng)鏡(jìng)聚焦，該透鏡將極(jí)小的電路(lù)圖(tú)樣映(yìng)射到被曝光的目標上。

一(yī)旦(dàn)整個(gè)目(mù)標區域的曝(pù)光完成，就會由機(jī)器人(rén)或(huò)類(lèi)似設(shè)備運(yùn)輸。有些產品允(yǔn)許(xǔ)暴露目標穿透(tòu)液體，從而實(shí)現(xiàn)更高(gāo)的精度曝光。

關於曝光設(shè)備的(dí)其(qí)他(tā)信息(xī)

1. 曝(pù)光設備的(dí)份額

2018年(nián)，半導體(tǐ)光刻設備製(zhì)造商(shāng)以歐洲(zhōu)（84%）和日本（14%）為主導(dǎo)，歐洲(zhōu)和日本的(dí)製(zhì)造(zào)商幾乎壟(lǒng)斷了市(shì)場。此(cǐ)外，液晶顯(xiǎn)示器(qì)的(dí)FPD（平(píng)麵(miàn)顯(xiǎn)示器）光(guāng)刻設備幾(jī)乎(hū)被兩(liǎng)家日本(běn)製造(zào)商壟斷(duàn)。

半導(dǎo)體(tǐ)暴(bào)露(lòu)設備被(bèi)認(rèn)為(wéi)是精(jīng)密的機(jī)器，最新(xīn)的半導(dǎo)體已極(jí)度微型(xíng)化，芯片上(shàng)的布綫寬度(dù)（工(gōng)藝規則(zé)）被(bèi)縮減(jiǎn)至3~5納(nà)米。

關(guān)於FPD光刻(kè)設備，最新的(dí)綫寬僅幾(jī)微米(mǐ)，且這些器(qì)件(jiàn)每(měi)年都在變得(dé)更薄，越來越(yuè)大，配(pèi)備更(gēng)高的(dí)精度和更大(dà)的設備(bèi)，以實現更美(měi)觀(guān)，更高清(qīng)的圖(tú)像。

2. 關於(yú)極紫外(wài)光(guāng)刻(kè)設備

在(zài)半導體(tǐ)光(guāng)刻(kè)設(shè)備中(zhōng)，極紫(zǐ)外(wài)（EUV）光刻設備使用(yòng)極短(duǎn)波(bō)長的光(guāng)，稱為極紫(zǐ)外光(guāng)。

使(shǐ)用傳統ArF準分子(zǐ)激(jī)光的(dí)半導(dǎo)體(tǐ)光(guāng)刻(kè)設(shè)備，使加工更細微(wēi)但難以(yǐ)加工的尺(chǐ)寸(cùn)成為可(kě)能(néng)。半(bàn)導體微(wēi)型化是根(gēn)據摩爾定(dìng)律進行的(dí)（半(bàn)導體(tǐ)集(jí)成電(diàn)路(lù)在(zài)三年(nián)內(nèi)實現(xiàn)了四倍的集(jí)成度(dù)和功能(néng)）。

迄(qì)今為(wéi)止，我(wǒ)們通過(guò)縮小投(tóu)影曝(pù)光技術(shù)（步(bù)進(jìn)器(qì)），縮(suō)短曝光波長(cháng)以及開(kāi)發沉(chén)浸式曝光技術(shù)，大幅提(tí)升(shēng)了分辨(biàn)率。微(wēi)型化意(yì)味著可烘(hōng)烤到晶(jīng)圓上的最小加工尺(chǐ)寸(cùn)變小(xiǎo)，該最(zuì)小加工尺(chǐ)寸R由以(yǐ)下瑞(ruì)利公(gōng)式(shì)表(biǎo)示。

R = k·λ/NA *k 是比(bǐ)例常數(shù)，λ 是(shì)曝(pù)光波長，N.A. 是(shì)曝(pù)光(guāng)光學(xué)係統(tǒng)的孔徑數。

通過(guò)各種(zhǒng)技(jì)術發展，通(tōng)過(guò)使k變(biàn)小，λ變小(xiǎo)，NA變(biàn)大(dà)，實現(xiàn)了微(wēi)型化。極(jí)紫(zǐ)外光(guāng)刻(kè)設備(bèi)被(bèi)認(rèn)為是一(yī)種可(kě)以(yǐ)通(tōng)過(guò)縮(suō)短曝光(guāng)波(bō)長(cháng)克(kè)服以往限製(zhì)的技術，近年來(lái)已實現大規模生產。

3. 關於(yú)FPD光刻設備

FPD（平麵顯(xiǎn)示器）可(kě)以在各種(zhǒng)場合出(chū)現，如液晶顯(xiǎn)示(shì)器，等離(lí)子(zǐ)顯示(shì)屏和OLED顯示器，包括智(zhì)能(néng)手機，平板電腦(nǎo)和家(jiā)庭平(píng)板電視，既(jì)在(zài)家(jiā)庭中，也在城市周邊(biān)地區(qū)出(chū)現。

FPD光(guāng)刻(kè)設(shè)備用於製造(zào)平(píng)板顯(xiǎn)示(shì)器(qì)。原(yuán)則(zé)上(shàng)，它與(yǔ)半導體製造設備相(xiāng)同：它(tā)將光(guāng)照(zhào)射到光罩上，通過(guò)透鏡(jìng)在(zài)玻(bō)璃板上曝光電(diàn)路(lù)圖案(àn)，並形成(chéng)陣(zhèn)列。

此外，還創建(jiàn)了色彩(cǎi)濾(lǜ)鏡以生成顯示圖像和視頻，並(bìng)結(jié)合(hé)數組，完成了顯示。彩(cǎi)色(sè)濾鏡(jìng)是(shì)一(yī)種(zhǒng)用於表示圖像(xiàng)或視(shì)頻顏色的濾鏡，其中(zhōng)顏料(liào)基色(sè)阻(zǔ)劑(jì)塗(tú)在(zài)玻(bō)璃(lí)上以實(shí)現曝(pù)光(guāng)和顯(xiǎn)影。

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