紫外线探测器的性能特点及在光刻机中的应用研究

光刻机（Mask Aligner） 又名：掩模对准曝光机，曝光系统，光刻系统等。常用的光刻机是掩膜对准光刻，所以叫 Mask Alignment System。一般的光刻工艺要经历硅片表面清洗烘干、涂底、旋涂光刻胶、软烘、对准曝光、后烘、显影、硬烘、刻蚀等工序。Photolithography（光刻） 意思是用光来制作一个图形（工艺）；在硅片表面匀胶，然后将掩模版上的图形转移光刻胶上的过程将器件或电路结构临时“复制”到硅片上的过程。

光刻机一般根据操作的简便性分为三种，手动、半自动、全自动：

A 手动：指的是对准的调节方式，是通过手调旋钮改变它的X轴，Y轴和thita角度来完成对准，对准精度可想而知不高了；

B 半自动：指的是对准可以通过电动轴根据CCD的进行定位调谐；

C 自动： 指的是 从基板的上载下载，曝光时长和循环都是通过程序控制，自动光刻机主要是满足工厂对于处理量的需要。

曝光系统最核心的部件之一是紫外光源， 常见光源分为：

可见光：g线：436nm

紫外光（UV），i线：365nm

深紫外光（DUV），KrF 准分子激光：248 nm， ArF 准分子激光：193 nm

极紫外光（EUV），10 ～ 15 nm

对光源系统的要求：

a．有适当的波长。波长越短，可曝光的特征尺寸就越小；［波长越短，就表示光刻的刀锋越锋利，刻蚀对于精度控制要求越高。］

b．有足够的能量。能量越大，曝光时间就越短；

c．曝光能量必须均匀地分布在曝光区。［一般采用光的均匀度或者叫不均匀度 光的平行度等概念来衡量光是否均匀分布］

常用的紫外光光源是高压弧光灯（高压汞灯），高压汞灯有许多尖锐的光谱线，经过滤光后使用其中的g线（436 nm）或i线（365 nm）。对于波长更短的深紫外光光源，可以使用准分子激光。例如KrF准分子激光（248 nm）、ArF准分子激光（193 nm）和F2准分子激光（157 nm）等。曝光系统的功能主要有：平滑衍射效应、实现均匀照明、滤光和冷光处理、实现强光照明和光强调节等。

光刻机的主要性能指标有：支持基片的尺寸范围，分辨率、对准精度、曝光方式、光源波长、光强均匀性、生产效率等。

分辨率是对光刻工艺加工可以达到的最细线条精度的一种描述方式。光刻的分辨率受受光源衍射的限制，所以与光源、光刻系统、光刻胶和工艺等各方面的限制。

对准精度是在多层曝光时层间图案的定位精度。

曝光方式分为接触接近式、投影式和直写式。

曝光光源波长分为紫外、深紫外和极紫外区域，光源有汞灯，准分子激光器等。

最后推荐一款应用在紫外光刻机中的紫外线探测器，从国外引进的紫外光电二极管 － SG01D－C18， SiC具有极其特别的优点，能承受高强度的辐射，对可见光几乎不敏感，产生的暗电流低，响应速度快，这些特性使得SiC成为能够抑制可见光用来制作半导体紫外线探测器很好的材料。SiC探测器可以长期工作在高达170℃的温度中，温度系数低（＜0．1％／K）并且噪音低，能够有效的监测到很低的辐射强度（需配置相应的放大器）。

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