Canon 於 1970 年成功生產了日本首台半導體曝光機「PPC-1」^[1]，因此今年可說是 Canon 正式跨足半導體曝光機領域的50周年。半導體晶片從智慧手機到汽車等多領域被廣泛應用，半導體曝光機在器件的製程中可說是不可或缺。隨著數位技術迅速發展的同時，Canon的半導體曝光機也不斷升級。

 

▲首台日本生產之半導體曝光機「PPC-1」

 

Canon 曝光機的歷史始於對相機鏡頭技術的高度應用。奠基於20世紀60年代中期在相機鏡頭開發所累積的光學技術，Canon 研發出用於光罩製造的高解析度鏡頭。此後，為了進一步擴大業務範圍，Canon 針對晶圓的積體電路製造，開始半導體曝光機的研發，並於 1970 年成功發售日本首台半導體曝光機「PPC-1」，正式跨足半導體曝光機領域。

 

Canon 於 1975 年上市的「FPA-141F」曝光機實現了全球首次1微米 ^[2] 以下的曝光，此項技術作為「重要科學技術歷史資料（未來技術遺產）」，於 2010 年被日本國立科學博物館產業技術歷史資料資訊中心收錄。

 

目前 Canon 的曝光機包括 i 線曝光機^[3]和 KrF 曝光機^[4]產品線，並根據時代的需求不斷擴大應用範圍。未來，Canon 將繼續擴充半導體曝光機的產品陣容和功能，以支援各種尺寸和材料的晶圓以及下一代封裝^[5] 技術。此外，在高科技發展領域為滿足電路圖案進一步微細化的需求，Canon 也致力於奈米壓印半導體製造設備^[6] 的研發，使其能應用於大規模生產。

 

自 1986 年起，Canon 將半導體曝光機技術應用於平板顯示器製造領域，開始研發、製造和銷售平板顯示曝光設備。Canon 未來也將持續提高清晰度和生產效率，以滿足液晶和 OLED 顯示裝置的製造需求。

 

Canon 今年歡慶投入半導體領域邁向 50 周年，今後將持續進化曝光設備技術，為科技產業發展做出貢獻。

 

AI時代來臨半導體晶片與零組件應用廣泛

半導體晶片和設備廣泛應用於智慧型手機、電腦、數位相機等多數人們仰賴的日常用品中。隨著物聯網 (IoT) 的時代來臨，半導體晶片與關鍵零組件之於社會的重要性不言而喻，且在汽車和家電等各種物件上搭載的感測器、通信元件及分析大資料的AI（人工智慧）處理器的需求日益提升。

 

 

 

半導體晶片關鍵製程奈米級半導體曝光機

半導體曝光機應用於半導體晶片製造過程中的晶圓曝光。半導體晶片是通過將精細電路圖案曝光在晶圓的半導體基板上而製成的。半導體曝光設備的功能是將在光罩上繪製的電路圖案通過投影透鏡縮小，再將圖案曝光在晶圓上。晶圓在晶圓臺上依序移動，電路圖案將在一個晶圓上重複曝光。由於電路是由從微米到奈米^[7] 級別的超精細圖案經過多層堆疊製成，因此，半導體曝光機也需具備超高精密的技術，以滿足從微米到奈米單位級別的性能。

 

▲半導體晶片曝光製造

 

半導體晶片製程

<步驟一> 製作光罩： 設計決定半導體晶片功能和性能的電路，並將電路圖案繪製於數十塊玻璃板上。

 

<步驟二> 準備晶圓： 準備晶圓，加熱後在表面的氧化膜上塗上感光劑。

 

<步驟三> 在晶圓上繪製電路圖案：

(1) 結合光罩進行曝光，使電路圖案顯像曝光在晶圓上。

 

 

(2) 感光劑覆蓋部分之外的氧化膜透過與氣體反應去除。

(3) 去除不需要的感光劑後，於裸露的晶圓上注入離子使電晶體有效運作，來製造半導體晶片。

(4) 以絕緣膜覆蓋整個晶圓，使表面平整。之後在塗上感光劑作為下一層電圖圖案曝光使用。

 

重複上述 (1)~(4) 步驟，多-層形成於晶圓表面後透過布線連接。

 

<步驟四> 從晶圓上切下半導體晶片。

 

<步驟五> 將晶片黏貼於框架上並接上電線。檢查無誤後即完成半導體器件製作。

 

備註

[1]  PPC是Projection Print Camera的簡稱。

[2]  1微米是100萬分之一米。

[3]  使用i線（水銀燈波長 365nm）光源的半導體曝光機。1nm（奈米）是10億分之1米。

[4]  使用波長248nm，由氪（Kr）氣體和氟（F）氣體產生的鐳射的半導體曝光機。

[5]  保護精密的IC晶片免受外部環境影響，並在安裝時提供與外部的電氣連接的引腳或觸點。

[6]  通過將光罩（模具）像壓膜一樣直接壓在晶圓的感光劑（樹脂）上，可以如實地臨摹光罩的電路圖案，與傳統的曝光機相比，特點是可以繪製高解析度的圖案。

[7]  1㎛（微米）是100萬分之1米。1nm（奈米）是10億分之1米。

 

 

Canon 半導體曝光機 PPC-1