***（lithography）又名：掩模對準曝光機，曝光系統(tǒng)，光刻系統(tǒng)等，是制造芯片的核心裝備。它采用類似照片沖印的技術，把掩膜版上的精細圖形通過光線的曝光印制到硅片上。

DMD無掩膜光刻技術是從傳統(tǒng)光學光刻技術衍生出的一種新技術，因為其曝光成像的方式與傳統(tǒng)投影光刻基本相似，區(qū)別在于使用數字DMD代替?zhèn)鹘y(tǒng)的掩膜，其主要原理是通過計算機將所需的光刻圖案通過軟件輸入到DMD芯片中，并根據圖像中的黑白像素的分布來改變DMD芯片微鏡的轉角，并通過準直光源照射到DMD芯片上形成與所需圖形一致的光圖像投射到基片表面，并通過控制樣品臺的移動實現(xiàn)大面積的微結構制備。設備原理圖圖下圖所示。相對于傳統(tǒng)的光刻設備，DMD無掩膜***無需掩膜，節(jié)約了生產成本和周期并可以根據自己的需求靈活設計掩膜。

光刻是指利用光學復制的方法把圖形印制在光敏記錄材料上，然后通過刻蝕的方法將圖形轉移到晶圓片上來制作電子電路的技術。其中光刻系統(tǒng)被稱為***，帶有圖形的石英板稱為掩膜，光敏記錄材料被稱為光刻膠或抗蝕劑。具體光刻流程如下圖所示：

光刻技術是集成電路制造、印刷電路板制造以及微機電元件制造等微納加工領域的核心技術之一。進入21世紀以來,隨著電子信息產業(yè)的高速發(fā)展,集成電路的需求出現(xiàn)了井噴式的增長。使的對掩膜的需求急劇增加，目前制作掩膜的主要技術是電子束直寫，但該制作效率非常低下，并且成本也不容小覷，在這種背景下人們把目光轉移到了無掩膜光刻技術。

備受關注的無掩膜光刻技術大概可以分為兩類：1）帶電粒子無掩膜光刻；例如電子束直寫和離子束光刻技術等。2）光學無掩膜技術；例如DMD無掩膜光刻技術、激光直寫、干涉光刻技術、衍射光學元件光刻技術等。

其中DMD無掩膜光刻技術是從傳統(tǒng)光學光刻技術衍生出的一種新技術，因為其曝光成像的方式與傳統(tǒng)投影光刻基本相似，區(qū)別在于使用數字DMD代替?zhèn)鹘y(tǒng)的掩膜，其主要原理是通過計算機將所需的光刻圖案通過軟件輸入到DMD芯片中，并根據圖像中的黑白像素的分布來改變DMD芯片微鏡的轉角，并通過準直光源照射到DMD芯片上形成與所需圖形一致的光圖像投射到基片表面，并通過控制樣品臺的移動實現(xiàn)大面積的微結構制備。設備原理圖圖下圖所示。相對于傳統(tǒng)的光刻設備，DMD無掩膜***無需掩膜，節(jié)約了生產成本和周期并可以根據自己的需求靈活設計掩膜。相對于激光直寫設備，DMD芯片上的每一個微鏡都可以等效看成一束獨立光源，其曝光的過程相當于多光束多點同時曝光可極大提高生產效率特別是對于結構繁瑣的圖形。

掩模對準曝光機，曝光系統(tǒng)，光刻系統(tǒng)等。常用的***是掩膜對準光刻，所以叫?Mask Alignment System。

***原理是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***的成像比例不同。然后使用化學方法顯影，得到刻在硅片上的電路圖（即芯片）。

掩膜光刻一般根據操作的簡便屬于手動機，指的是對準的調節(jié)方式，是通過手調旋鈕改變它的X軸，Y軸和thita角度來完成對準，對準精度可想而知不高了。

***性能指標：

***的主要性能指標有：支持基片的尺寸范圍，分辨率、對準精度、曝光方式、光源波長、光強均勻性、生產效率等。

分辨率是對光刻工藝加工可以達到的最細線條精度的一種描述方式。光刻的分辨率受受光源衍射的限制，所以與光源、光刻系統(tǒng)、光刻膠和工藝等各方面的限制。

對準精度是在多層曝光時層間圖案的定位精度。

曝光方式分為接觸接近式、投影式和直寫式。

曝光光源波長分為紫外、深紫外和極紫外區(qū)域，光源有汞燈，準分子激光器等。

　　***的作用：

***是微電子整備的空頭，其具有技術難度最高、單臺成本最大、決定集成密度等特點。

***工作原理：

***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***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。

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(xù)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?，F(xiàn)在先進的芯片有30多層。

上圖是一張***的簡易工作原理圖。下面，簡單介紹一下圖中各設備的作用。

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：控制最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(huán)型等不同形狀，不同的光束狀態(tài)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：檢測光束最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(huán)境隔離，保持水平，減少外界振動干擾，并維持穩(wěn)定的溫度、壓力。

掩膜版

光刻掩模版，別稱“掩模版”、“光刻板”、“光罩”、“遮光罩”，一般使用玻璃或者石英表面覆蓋帶有圖案的金屬圖形，實現(xiàn)對光線的遮擋或透過功能，是微電子光刻工藝中的一個工具或者板材。我們利用光罩可以實現(xiàn)微電子工藝中的圖形傳遞。光刻掩模版的加工技術主要有兩種：其一為激光直寫技術；其二為電子束直寫部分，兩種技術區(qū)別在于光源不同，實現(xiàn)的精度有所區(qū)別。

掩模版是光刻工藝不可缺少的部件。掩模上承載有設計圖形，光線透過它，把設計圖形透射在光刻膠上，掩膜版的功能類似于傳統(tǒng)照相機的“底片”。我們可以通過把圖形做在掩模版上通過下一步曝光工藝（下期講解）轉移到我們的基底上，基底上有對應的相關圖形了，但是通過曝光基底上還沒有刻上圖形，只是光刻膠有了相關圖形，就像這樣：

光刻膠的是一種對光敏感的材料，通過紫外光、電子束、離子束、X射線等的照射或輻射，其溶解度發(fā)生變化。有可能會變容易溶解也可能變得不容易，這時候再通過顯影液，不穩(wěn)定的部分將會被處理掉，剩下的就是我們想要的圖形。

掩模版都有哪些種類？

普通版 ：一般使用蘇打玻璃或者石英，常見2寸到10寸，線寬一般在1um以上，主要用戶接觸式曝光機，轉移圖形與版圖尺寸為1:1，實現(xiàn)同比例的圖形轉移。

Stepper版：一般使用石英版，常見為5寸和6寸版，線寬一般在500nm以上，主要用于Stepper曝光機臺，轉移圖形與版圖尺寸實際比例一般是4:1或者5:1，實現(xiàn)將版圖圖形縮小4~5倍之后投射于目的片上。

納米壓印版：一般用石英版，刻蝕其表面的金屬形成溝槽和透光不透光的組合，尺寸一般需要5寸及以上，采用電子束直寫的技術實現(xiàn)表面nm圖形的轉移，一般線寬在200~800nm左右，借助掩模版對光刻膠的壓力、同時輔助紫外曝光，最終實現(xiàn)納米級圖形的轉移。

金屬掩模版：一把采用不銹鋼，在不銹鋼表面通過激光加工的方式，實現(xiàn)表面鏤空的圖形設計，最小線寬一般要20um，能夠用于電子束蒸發(fā)、磁控濺射中，用于電極圖形的轉移。

如何制作一塊版？

制作版的流程其實也是一套維納加工的流程，我們可以通過常用的設計軟件CAD、EDA等設計出我們的圖形，通過光刻、顯影、刻蝕處理，大概過程如下：

應用范圍：

編輯：黃飛

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