光刻机

在半导体技术中，步进机（也称为晶圆步进机）是一种用于光刻胶层光刻结构化的系统或功能原理，是集成电路复杂生产中最重要的子工艺之一，也称为作为微芯片。 步进机最重要的特征是使用掩模以几个相等的步骤曝光晶圆。 晶圆是薄的半导体圆盘，其表面构建有集成电路。其他曝光方法是 1:1 曝光（参见掩模对准器）和使用扫描仪系统曝光。

半导体技术中使用的曝光系统的任务是将光掩模（掩模版）上的结构转移到应用的光刻胶（抗蚀剂）层上。 这种结构化的光致抗蚀剂层然后用作后续工艺的接触掩模，例如蚀刻下面的材料或选择性涂层。这种转移的重要标准是尽可能高的结构保真度，即转移掩模的二维几何形状的精确程度，以及相对于以前的结构级别的高定位精度，请参见覆盖（半导体技术）。

在直到 20 世纪 70 年代末的微电子学早期，这种结构转移（光刻胶的曝光）是在整个窗格曝光中进行的。 光刻胶层一次曝光在整个晶圆上（当时xxx直径为100mm）。 光掩模与晶圆一样大，掩模上的特征与晶圆上所需的特征一样大（1:1 投影曝光）。 随着晶圆上结构的不断微型化和更大晶圆的使用，出现了越来越多的问题，例如掩模上结构的生产以及掩模尺寸。

步进原理的使用与全窗格曝光相比具有许多优势：现在可以使用缩小光学器件（通常为 5:1），因为仍然可以使用的掩模的xxx尺寸保持不变。 口罩上更大的结构也意味着对口罩本身的要求更低，这体现在更低的生产成本等方面。 此外，由光学系统或掩模上的颗粒引起的缺陷变得不那么严重，因为大多数颗粒不在成像系统的焦点内，因此无法清晰地成像，它们也减少了光源的使用随着越来越短的波长，结合曝光系统（例如浸没式光刻）和分辨率增强技术 (RET) 的进一步改进，可以生产更小的结构宽度到 7 纳米及以下。 类似的工艺也用于 EUV 光刻以实现更小的结构宽度。

与前面提到的整盘曝光相反，光掩模的结构并没有通过步进器一步转移到整个晶圆。 相反，完整布局的特定部分，例如单个芯片或多个芯片（最多 50 个或更多，取决于芯片尺寸）的结构，是一个接一个地打印出来的转移到晶圆的不同位置。 这种分步传递的过程因此得名，严格来说，这就是分步重复原理。

基于分步扫描原理的曝光系统与基于分步重复原理的系统的工作方式类似。 在每一步中，只有整个晶圆的一部分被曝光，掩模被光学系统以较小的尺寸（通常为 4:1）成像。 两种方法的区别在于截面的暴露程度。 与采用步进重复原理的步进器相比，掩模仅在窄条中被照亮并在该灯条下方移动，类似于行扫描仪或复印机的情况。 使用此原理的系统通常也简称为“扫描器”。 最迟自 20 世纪 80 年代中期以来，基于扫描仪原理的 1:1 投影曝光系统就没有在前端使用过，但由于在分辨率范围从 1 µm 到 3 µm 应用。 自 20 世纪 90 年代中期以来，步进扫描原理一直是现代集成电路制造中的首选曝光原理。