Aligner 通常指的是掩模對準(zhǔn)曝光機(jī)，是光刻機(jī)（Mask Aligner）的核心功能部件或有時(shí)作為光刻機(jī)的簡稱。

工作原理

光學(xué)投影原理：利用光學(xué)透鏡成像原理，將掩模上的集成電路圖案通過光源發(fā)出的光線，經(jīng)過一系列光學(xué)元件的折射、反射和聚焦，精確地投影到涂有光刻膠的晶圓表面。就像投影儀將圖像投射到屏幕上一樣，不過 Aligner 的精度達(dá)到了納米級(jí)別。

對準(zhǔn)原理：配備高精度的對準(zhǔn)系統(tǒng)，通過光學(xué)傳感器、顯微鏡等設(shè)備，對掩模和晶圓上的特定標(biāo)記進(jìn)行識(shí)別和定位。在曝光前，將掩模圖案與晶圓上已有的圖案或位置精確對準(zhǔn)，確保圖案的疊加精度，通常對準(zhǔn)精度可達(dá)到亞微米甚至納米級(jí)別。

關(guān)鍵部件

光源系統(tǒng)：是提供光刻所需能量的核心部件，常見的有準(zhǔn)分子激光器等，能產(chǎn)生特定波長的紫外光或極紫外光。如氟化氪（KrF）激光器產(chǎn)生 248nm 波長的光，氟化氬（ArF）激光器產(chǎn)生 193nm 波長的光，波長越短，光刻的分辨率越高。

光學(xué)系統(tǒng)：由多個(gè)高質(zhì)量的透鏡、反射鏡等組成。這些光學(xué)元件經(jīng)過精密加工和組裝，用于對光源發(fā)出的光線進(jìn)行整形、聚焦和傳輸，確保光線以精確的角度和強(qiáng)度投射到晶圓上，以實(shí)現(xiàn)高分辨率的成像。

對準(zhǔn)系統(tǒng)：包括對準(zhǔn)傳感器、工作臺(tái)位移測量裝置等。對準(zhǔn)傳感器用于檢測掩模和晶圓上的對準(zhǔn)標(biāo)記，工作臺(tái)位移測量裝置則精確控制掩模臺(tái)和晶圓臺(tái)的相對位置，實(shí)現(xiàn)高精度的對準(zhǔn)。

工作臺(tái)系統(tǒng)：承載掩模和晶圓，需要具備高精度的運(yùn)動(dòng)控制和定位能力。通常采用高精度的導(dǎo)軌、電機(jī)和驅(qū)動(dòng)器，能夠在平面內(nèi)實(shí)現(xiàn)高精度的平移和旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，并且在垂直方向上進(jìn)行精確的聚焦控制。

技術(shù)指標(biāo)

分辨率：指能夠在晶圓上清晰分辨的最小特征尺寸，如 28nm、7nm 等，是衡量光刻機(jī)性能的關(guān)鍵指標(biāo)。波長越短、光學(xué)系統(tǒng)的數(shù)值孔徑越大，分辨率越高。

對準(zhǔn)精度：體現(xiàn)了掩模圖案與晶圓上已有圖案或位置的對準(zhǔn)精確程度，一般在亞微米到納米級(jí)別。對準(zhǔn)精度越高，芯片制造的良率和性能就越有保障。

曝光均勻性：反映了在整個(gè)曝光區(qū)域內(nèi)光線強(qiáng)度的均勻程度。均勻性好能確保光刻膠在不同位置受到的光照強(qiáng)度一致，從而保證圖案的一致性和質(zhì)量。

生產(chǎn)效率：通常以每小時(shí)能夠完成的晶圓曝光數(shù)量來衡量，與工作臺(tái)的運(yùn)動(dòng)速度、曝光時(shí)間、對準(zhǔn)時(shí)間等因素有關(guān)。

應(yīng)用領(lǐng)域

半導(dǎo)體芯片制造：用于制造各種集成電路芯片，從計(jì)算機(jī)的 CPU、GPU 到手機(jī)的處理器、存儲(chǔ)芯片等。通過光刻工藝將復(fù)雜的電路圖案轉(zhuǎn)移到晶圓上，為后續(xù)的蝕刻、摻雜等工藝奠定基礎(chǔ)。

微機(jī)電系統(tǒng)（MEMS）制造：用于制造微傳感器、微執(zhí)行器、微光學(xué)元件等 MEMS 器件，實(shí)現(xiàn)微小尺寸的機(jī)械結(jié)構(gòu)和電子電路的集成。

光電子器件制造：如制造發(fā)光二極管（LED）、激光二極管、光波導(dǎo)等光電子器件，通過光刻工藝定義器件的結(jié)構(gòu)和電極等。