实用篇--几种曝光方式之间的对比

今天小编分享一篇文章，主要针对大家常用的几种曝光方式的精度，尺寸，成本核算方式做一个对比，读完本文后续您将可以根据自己的需求来选择性价比最高的曝光方式。

本文我们将讲述5种曝光方式，分别是接触式曝光，步进式曝光，激光直写，电子束光刻，纳米压印（本文我们也将纳米压印作为一种曝光方式之一）

有掩模光刻

掩模光刻主要有两种接触式光刻和步进式光刻

接触式光刻特点

1.适合加工线宽寸范围；大于2um的线宽的图案加工

2.掩膜版和图案尺寸1比1，即您想要做3um线宽的图案，那么要做的掩模板也是3um线宽的

3.由于是接触式曝光，单个图案面积可以为任意大（划重点，不能比晶圆大）。

4.常用于2um线宽以上微纳结构的加工，正面对准精度: ≤0.5 μm ，背面对准精度: ≤1 μm

5.支持小片的曝光

6.一般如果是小面积加工可以优选直写，但是要加工的样品比较大，就可以选择接触式光刻

7.结论：当线宽>2um，且需要多个样品的时候，或者版图面积比较大的时候就需要接触式光刻

相关设备精度介绍：

设备名称 ：双面对准光刻机 

品牌型号：EVG 620NT

配置指标   

• 基片尺寸：碎片/2/4/6 英寸

• 支持双面对准、键合对准 

• 最小线宽：0.8 μm 

• 光强均匀性: ≤3% 

• 正面对准精度: ≤0.5 μm 

• 背面对准精度: ≤1 μm 微纳结构与器件图形光刻

步进式光刻特点

目前用的设备为Canon 3030 6寸 ASML 4寸 8寸

1.适合加工线宽范围;2um-130nm

2.可接受的衬底;468寸衬底 ，但是 需要注意的是DUV对衬底的要求比较高 ，举例我们用的佳能6寸DUV设备就需要衬底

A：倒角C>0.2

B:TTV<5um BOW<20um WRAP<20um

C:平边57.5mm

D.支持的最大厚度为800um

3.步进式曝光设备不同于接触式曝光设备是整面曝光，接触式属于一次整面曝光，步进式属于分区域曝光，每次曝光的最大面积，也叫最大写场为20×20mm，即您的单颗芯片的最大图案尺寸不能超过这个大小，如果超过这个尺寸，则需要多片掩模版拼版加工，举例，如果您的图案尺寸是 20-30，就需要2块mask，40-40就需要4块mask 50-50就需要9块板子

4.缩放比例为5比1，即您想要做200nm线宽的图案，那么要做的掩膜版的线宽是1um的，步进式的板子因为有了这个缩放比例所以这个板子才那么便宜 

5.掩模版的制备有激光直写和电子束曝光两种，电子束曝光得出的掩模版具有更好的线宽精度，曝光得到的图案线宽精度也会更准确，但是电子束曝光制造的掩模板的价格比激光直写的掩模版的成本高很多

6.结论：当线宽小于150nm（我单位最小线宽150nm），且需要大面积加工或者多个样品的时候，选择步进式光刻

设备名称 步进光刻机 

品牌型号 CANON FPA-3030EX6 

配置指标 

• 基片尺寸：4/6 英寸

• 最小线宽：150 nm 

• 掩模缩放比：5 : 1 

• 对准精度: ≤40 nm

• 对焦精度: ≤100 nm 

• 步进精度: ≤20 nm

主要功能 微纳结构与器件图形光刻

无掩模光刻

无掩模光刻有两种，激光直写和电子束光刻

激光直写特点

1. 可加工线宽范围 ；大于500nm线宽的图案

2. 可以接受小片的加工

3. 由于为无掩模光刻，加工的成本与需要加工的图案面积有关，图案面积越大，价格越高

4.无掩模光刻产出低，性价比较低，但是由于国内缺少小线宽的光刻机，且掩模曝光的前期掩膜版投入较大，因此在进行样品试做，工艺验证阶段，通常用激光直写作打样

5.结论：当线宽大于500nm，且为小面积加工的时候 ，就需要激光直写

设备名称 ：激光直写系统 

品牌型号 ：Heidelberg Instruments DWL66+

配置指标  

• 最小特征尺寸：300 nm 

• 描绘网格：7 nm 

• 线宽斜边粗糙度：50 nm 

• 线宽均匀性：60 nm 

• 套刻精度： ≤ 100 nm 

• 光绘速度：3 mm2/min

主要功能 微纳结构与器件图形光刻

电子束光刻特点

1. 可加工线宽范围 ；大于50nm线宽的图案（如果反复调试 30nm以下都可以）

2. 可以接受小片的加工，目前主要有2类设备 Raith和Jeol，Raith支持任意尺寸，Jeol高精度目前仅支持小片尺寸 1cm方形，2cm方形，1英寸圆形，2英寸圆形，4英寸圆形，6英寸圆形，最大可支持厚度为6.35mm

3. 由于为无掩模光刻，加工的成本与需要加工的图案面积有关，图案面积越大，价格越高

4.电子束光刻产出低，但是可以获得高精度的结构，受限于国内高精度紫外光刻机的缺乏，因此电子束光刻是科研或者企业研发的利器，同时目前很多高精度光刻产品用的mask，mark等都是由电子束光刻制备，长期来看电子束光刻在小线宽的流片中占有重要地位。

5.结论：当线宽小于150nm，基本可以选择电子束 ，当线宽小于500nm，且面积小于 3mm-3mm的时候基本可以选择电子束，总体来讲，电子束适合高精度，小尺寸，小图案的曝光 

加工能力：

曝光线宽精度:

>200nm:士5%，

<=200nm: 士10nm

支持的电子束光刻胶：PMMA、HSQ、ZEP

正胶： zep 520、PMMA A4\A10、AR-P 6200

负胶：MA-N、HSQ fox14、自主研发的薄款负胶

设备1型号：JEOL JBX-9500FS

加工精度：

加速电压：100KV

曝光分辨率：10nm

套刻精度：10nm

场拼接精度：10nm

写场大小：1mm*1mm

扫描频率：100MHZ

可接受的衬底尺寸：1cm*1cm   2cm*2cm   2寸    3寸   4寸    6寸