La machine de lithographie semi - automatique (semi - automaticphotographymachine) est un équipement clé dans des domaines tels que la fabrication de semi - conducteurs, l'usinage microélectronique et les MEMS (microsystèmes électromécaniques) pour le transfert de graphiques sur des masques (masques photolithographiques) sur des substrats revêtus de photocolle, tels que des tranches de silicium. Par rapport aux machines de lithographie entièrement automatiques, les modèles semi - automatiques nécessitent une participation humaine à une partie des opérations (feuille supérieure, alignement, etc.), mais le processus d'exposition de base reste automatisé. Voici comment cela fonctionne en détail:
1. Processus de travail de base
Le flux de travail de la machine de lithographie semi - automatique peut être divisé en étapes suivantes:
Préparation du substrat → 2. Encollage → 3. Cuisson douce (cuisson avant) → 4. Alignement et exposition → 5. Développement → 6. Cuisson dure (cuisson arrière)
2. Principe détaillé de chaque étape
(1) Préparation du substrat
Nettoyage du substrat: les contaminants et les oxydes de la surface de la plaquette de silicium sont éliminés par un nettoyage chimique (par exemple, la méthode RCA) ou un traitement plasma.
Traitement de surface: appliquer un agent viscosant (par exemple hmds) pour renforcer l'adhérence de la colle photolithographique sur le substrat.
(2) encollage (spincoating)
Opération manuelle / semi - automatique: les gouttes de colle photolithographique au centre de la Feuille de base, par rotation à grande vitesse de la table rotative (1000 ~ 6000rpm) de sorte que la colle est uniformément étalée, formant un film d'environ 0,5 ~ 2 μm d'épaisseur.
Paramètres clés: vitesse de rotation, temps, viscosité de la colle lithographique (affecte l'épaisseur finale de la colle).
(3) cuisson douce (pré - Bake)
Objectif: évaporer le solvant dans la colle de lithographie, améliorer la stabilité du film de colle.
Méthode: plaque chauffante de cuisson (90 ~ 120 ° C, 30 ~ 60 secondes) ou Chauffage infrarouge.
Contrôle semi - automatique: la température et le temps sont réglés par l'appareil, le substrat est placé / retiré manuellement.
Alignement et exposition
Alignement (étape de noyau semi - automatique):
L'opérateur observe au microscope la marque d'alignement (alignmentmark) du Réticule sur le substrat, ajuste manuellement la position (Translation X / y + rotation) pour assurer une gravure précise du dessin.
Les premiers appareils semi - automatiques dépendaient de la régulation mécanique et les modèles modernes pouvaient être équipés d'un alignement assisté par reconnaissance d'image.
Exposition (section automatique):
Source lumineuse: lumière ultraviolette (UV, par exemple 436nm en ligne g, 365nm en ligne i), ultraviolette profonde (duv, par exemple 248nm KrF LASER) ou lampe au mercure à large spectre.
Mode d'exposition:
Formule de contact: le masque est en contact direct avec la colle de lithographie, haute résolution, mais facile à endommager le masque.
Formule de proximité: le masque et l'écart de substrat d'environ 10 ~ 50 μm, la résolution sacrificielle en échange de la durée de vie du masque.
Projection (semi - automatique moins utilisée): projection réduite par groupe de lentilles pour des scènes de haute précision.
Réaction photochimique: les composés photosensibles dans la gomme photolithographique absorbent les photons, une réticulation (gomme négative) ou une décomposition (gomme positive) se produit.
Développement (Development)
Opération manuelle: le substrat après exposition est immergé dans un liquide de développement (tel que tmah) en dissolvant la partie soluble (zone exposée de la colle positive ou zone non exposée de la colle négative).
Contrôle du temps: le temps de développement doit être précis (généralement 30 ~ 60 secondes), trop long entraînera une distorsion graphique.
6) cuisson dure (post - Bake)
Objectif: renforcer la résistance à la gravure / la capacité d'implantation ionique de la colle lithographique.
Condition: 120 ~ 150 ° C, 1 ~ 2 minutes (plaque chauffante ou four).
5. Scénarios d'application typiques
Laboratoire de recherche scientifique: micro et Nano - usinage en petites quantités dans une université ou un Institut de recherche.
Fabrication de MEMS: développement de prototypes de capteurs, puces microfluidiques.
Réparation de photomasque: un schéma à faible coût pour la correction graphique locale.
6. Défis technologiques et développement
Précision d'alignement: précision de gravure de manche de limitation de fonctionnement manuel (généralement ≥ 1 μm).
Uniformité: les étapes manuelles de collage et de développement sont susceptibles d'introduire des épaisseurs inégales.
Tendance: mise à niveau vers l'automatisation (comme l'ajout d'un système d'alignement assisté par vision) ou réduction des coûts en combinaison avec la nanoimpression (Nil).
Si vous avez besoin de détails plus spécifiques sur une certaine classe de machine de lithographie semi - automatique, comme le contact ou la projection, vous pouvez aller plus loin!