一般光刻在顯示領域主要在TFT和CF製程上，光刻的流程分為：上光阻→曝光→顯影→顯影后檢查→CD量測→Overlay量測。而在整個流程中，今天OLEDindustry 重心來講講曝光這段核心工藝及其設備。
曝光，簡單點說，就是通過光照射光阻，使其感光。然後通過顯影工藝將曝光完成後的圖形處理，以將圖形清晰的顯現出來的過程。而整個光刻工藝，則是將圖形從光罩上成象到光阻上的過程。
曝光機的原理
談到曝光，那必不可少就要談到曝光機。目前大部分曝光設備採用的是非接觸式曝光。原理是紫外光經過MASK對塗有光刻膠的ITO玻璃曝光，曝光後的玻璃經顯影產生與mask板相同的圖案。
在曝光顯影時, 其曝光系統有一個基本的關係:
其中R為最小特徵值, 即解析度的最小距離。k1 為常熟(瑞利常數)。λ為曝光光源波長。NA為透鏡的數值孔徑, 是光罩對透鏡張開的角度的正玹值。該值最大是1; 先進的曝光機的NA 在0.5 ~ 0.85之間。可見為了減小最小特徵尺寸, 則必須減小曝光光源波長和提高NA值。ASML最新推出的EUV光刻膠, 可以把波長雖短到13.5 nm。但是整個光刻活動都在真空環境, 則生產速率較低。
如果採取x-ray。雖然x-ray波長只有4 ~ 50 Å, 但是因為其能穿透大部分掩模版切對應光刻膠開發難度較大, 該技術一直沒有被採用。
為了在不改變曝光系統的前提下提高NA而改善R值, 可採取的方法有:
（1） 改變接近式曝光機中鏡頭和光刻膠的介質, 將其從空氣換成其他材料。通過該方式改變NA值可以是的193 nm技術在滿足45 nm工藝節點製程要求的同時, 進一步提高到28 nm製程。
（2）如果將接近式配合二重曝光相想結合, 可以進一步將製程節點縮小到22 nm, 且工藝節點縮小到10 nm。
在TFT-LCD的生產中, 根據製作原件的不同其採取的曝光方式也不相同:
• CF: 主要採取接近式曝光, 其掩模板與基板間距為10 μm左右。因為光通過掩模板後會有幹涉效應, 則此種方法形成的圖案解析度不高。而AMOLED，目前LGD的WOLED會採用CF。
• TFT曝光時, 光通過透鏡或面鏡將掩模板圖案投影到光刻膠上的同時, 其基板主要採取步進式或掃描式移動, 以完成整版曝光。到AMOLED的上相差不大，只是LTPS會多幾道光罩而已。
而現在用於Display生產的主流曝光技術為:
• 透鏡掃描方式是一種Step & Scan的方式, 採用該方式的的曝光機有Nikon FX 系列, 其解析度為L/S 3.5 um.
• 反射鏡投影曝光機則主要由Canon FX 採用。其TFT使用機器的解析度L/S 為3.5 um, 而CF用的機器則有4 um和6 um兩種。
• Proximity式機器主要為NSK和DECO採用。其解析度為6 – 8 um, 主要用於CF的製作。
接近式曝光和投影式曝光的區別如Table 1所示。
Fig 1投影式曝光機示意圖
投影式透鏡曝光機結構如Fig 1所示。
當採取步進式透鏡曝光時, 一般先對位掩模板和基板, 其後打開曝光燈進行曝光, 且在曝光時掩模板和基板處於靜止狀態。在只採取一個Lens時, 則曝光區域受到Lens大小的限制。如果LCD面板的尺寸大於掩模板上的圖形時, 需要用多張掩模板進行拼接。在採取該方法製作LCD屏幕時往往需要多次轉寫並更換掩模板。因為更換掩模板和靜止曝光的原因, 該方法生產性較低, 只用於早期的小尺寸面板生產, 而在大尺寸面板生產中未能續用。
在掃描式面鏡曝光機中, 曝光時掩模板和基板同時移動, UV光通過Slit以掃描方式投影曝光。在完成一個曝光區域後, 通過步進式的方式把基板移動到另外一個需要曝光的區域。因為掃描式採用大型面鏡光學系統, 或者採取多個Lens拼接技術, 所以掩模板和曝光區域都可以大型化。其光學設備為臺形鏡、凹面鏡和凸面鏡組成, 其中臺形鏡置於掩模板和基板之間, 而凹面鏡與凸面鏡垂直(由此可將掩模板上圖形等倍率的成像在基板上) 。
1） 超高壓 水銀 Lamp : 16KW , 對波長為 365nm_PR有反應的波長帶。
2） 橢圓 Mirror : 集中Lamp的光 用平面 Mirror反射。
3） 平面 Mirror 1, 2, 3 : 使光的路徑發生改變 用球面Mirror進行反射。
4） Fly eye lens : 使照度和光變均一。
5）球面Mirror : 用平行光調整光的路徑。
曝光機一般採取高壓汞燈作為曝光光源, 其產生的燈光經過濾色分光系統分解為紫外光和可見光。其中紫外光用於曝光, 而可見光用於對位使用。
Table 2 Canon和Nikon在曝光機上的區別
Fig 2步進式透鏡投影曝光機 & 掃描式面鏡投影曝光機示意圖
Fig 3 Canon 曝光機結構
Fig 4 步進式UV光路系統結構
在曝光時, 其Photomask 一般和玻璃基板距離為幾百μm (Gap控制後其誤差可以在10 μm 以內)。而在曝光之前, 需要現對Photomask現在Cooling Plate (CP) 上進行 預對準(Pre-Alignment: PA), 其後, 再通過Robot將基板轉移到曝光Stage上。在CP Stage 上有CP/異物感知Sensor(Scan)/PA 三個功能。
常見的曝光用光源如Table 3所示。為了滿足集成電路線寬不斷減小的要求, 光刻膠的波長由紫外寬譜而逐步向G lineàKrFàArFàF2àEUV進行過渡和轉移。市面上主要用的光刻膠為G line、I line、KrF和ArF四類光刻膠。其中G line和I line為使用量最大的光刻膠。
曝光機實際應用操作介紹：
1、基板的進入曝光機的順序：搬入→整列 →stage→對位 。
2、BM的對位: 臺板上有對位mark，與mask的對位標誌對正，進行曝光。與半反射的曝光一樣。兩個的對位標誌：
BM的曝光順序是：對位→ GAP測量→曝光。
3、RGB的曝光：
1、整列的精度：±200μｍ，相對於走片方向的兩側。（如下圖）
對位的順序：預對位→GAP測定→自動對位。
2、預對位：
精度：±20μｍ．
3、GAP的測量：有三個小窗口測gap。
gap指的是玻璃基板與MASK的距離。
gap的測量原理：
gap時，MASK不動，玻璃動。
4、精確對位：
精度±１μｍ．MASK上有小窗口，在玻璃基板上有BM曝光時曝出來的並排的三個「＋＋＋」，之間的距離是２＋α，α代表RGB之間的間距。
mask與玻璃的對位示意圖如下：
備註：