Кто такой литограф?

Что такое литограф?

Литографы используются в производстве полупроводников, жидкокристаллических дисплеев и других продуктов для изображения узоров схем и пикселей на подложках с помощью облучения светом.

Поскольку они используют чрезвычайно интенсивный свет и требуют точного управления сценой, они часто бывают большими и стоят сотни миллионов долларов. Литографы очень важны в производстве полупроводников и ЖК-дисплеев, поскольку они определяют узоры проектных данных (данных САПР). Различные методы литографии были разработаны и приняты различными компаниями.

Использование литографов

Литографы в основном используются в производстве полупроводников и плоских дисплеев (FPD), включая жидкокристаллические дисплеи (ЖК-дисплеи).

В процессе производства полупроводников в качестве подложки используется кремниевая пластина, и после формирования оксидной пленки и т. д. на нее наносится фоторезист (светочувствительный материал), а покрытая поверхность облучается интенсивным ультрафиолетовым светом, излучаемым литографом через фотошаблон, чтобы нежелательные области можно было удалить путем травления и т. д. Такой метод с использованием литографа называется фотолитографией.

В процессе производства ЖК-дисплеев используется стеклянная подложка, и повторяется несколько циклов осаждения, фотолитографии и травления тонких пленок металлов и других материалов.

На одной подложке могут быть сформированы пиксельные электроды и коммутационные элементы (элементы TFT и т. д.), а на другой подложке могут быть сформированы цветные фильтры с тремя основными цветами света (красный, зеленый и синий). Ламинированием обеих подложек и размещением между ними жидкокристаллического материала завершается панель для жидкокристаллического дисплея.

При выборе литографов необходимо полностью обсудить с производителем оборудования тип света, который будет использоваться при экспонировании, точность и аккуратность столика перед покупкой оборудования, так как они чрезвычайно дороги.

Принцип работы литографов

Средства экспонирования состоят из источника света, отклоняющей линзы, фотошаблона, фокусирующей линзы, столика и робота для транспортировки кремниевых пластин и других материалов.

Линзы и фотошаблоны спроектированы с чрезвычайно высокой точностью, и столик также работает с высокой точностью. Во время работы экспозиционная мишень точно зафиксирована на столике. Во время работы столик перемещается с каждой экспозицией, так что многочисленные узоры отображаются на экспонируемом объекте по всей площади экспозиции.

Интенсивный свет с короткой длиной волны, излучаемый источником света, направляется отклоняющей линзой и излучается на фотошаблон, который является прототипом для рисунка схемы. Свет, проходящий через фотошаблон, фокусируется конденсорной линзой для создания очень маленького рисунка схемы на экспонируемом объекте.

После завершения экспонирования по всей экспонируемой области фотошаблон транспортируется роботом или другими средствами. Некоторые продукты разработаны таким образом, что цель экспонирования пронизана жидкостью, что позволяет получить более точную экспозицию.

Другая информация о литографах

1. Доля рынка литографов

Поставщики литографов для производства полупроводников практически олигополизированы европейскими и японскими производителями: в 2018 году Европа (84%) и Япония (14%). Кроме того, на рынке литографов для плоских дисплеев (FPD) для жидкокристаллических дисплеев (ЖКД) почти исключительно доминируют два японских производителя.

Литографы для полупроводников считаются самыми точными машинами в истории, а новейшие полупроводники были миниатюризированы до такой степени, что ширина проводников на чипах (технологическое правило) составляет от 3 до 5 нм.

Новейшие литографы FPD имеют ширину линий менее нескольких микрометров, и они становятся тоньше и больше с каждым годом, а оборудование становится более точным и большим для достижения более красивых изображений высокой четкости.

2. О литографах EUV

Среди литографов полупроводниковых литографов EUV (экстремальный ультрафиолет) — это те, которые используют чрезвычайно короткие длины волн света, известные как экстремальный ультрафиолет (EUV).

Литографы, использующие эксимерные лазеры ArF, которые использовались в прошлом, способны обрабатывать более мелкие размеры, которые трудно обрабатывать. Миниатюризация полупроводников развивается в соответствии с законом Мура (полупроводниковые интегральные схемы становятся в четыре раза более высокоинтегрированными и функциональными за три года).

Развитие технологии уменьшенной проекционной экспозиции, называемой степперами, более короткие длины волн экспозиции и технология иммерсионной экспозиции значительно улучшили разрешение. Миниатюризация означает, что минимальный размер процесса, который может быть выжжен на пластине, становится меньше, а минимальный размер процесса R выражается следующим уравнением Рэлея.　

R = k/λ/NA *k — константа пропорциональности, λ — длина волны экспозиции, а N.A. — числовая апертура оптической системы экспозиции.

Литографы смогли достичь миниатюризации за счет уменьшения k, λ и NA посредством разработки различных технологий, а литографы EUV считаются технологией, которая может преодолеть ограничения прошлого за счет сокращения длины волны экспонирования, и в последние годы они производятся массово.

3. О литографах FPD

FPD (плоские дисплеи) включают жидкокристаллические дисплеи, плазменные дисплеи и органические электролюминесцентные (EL) дисплеи, которые можно увидеть в смартфонах, планшетных терминалах и телевизорах с плоским экраном для домашнего использования, а также в каждом аспекте наших домов и городов.

Литографы FPD используются для производства плоских дисплеев. В принципе, они такие же, как оборудование для производства полупроводников, которое излучает свет на фотошаблон и экспонирует рисунок схемы на стеклянной пластине через линзу для создания массива.

Кроме того, создаются цветные фильтры, которые производят изображения и видео для дисплеев, и объединяются с массивами для завершения дисплея. Цветные фильтры используются для выражения цветов изображений и видео, а цветной резист на основе пигмента наносится на стекло, которое затем экспонируется и проявляется.