4 Hersteller von Belichtungsanlagen im Jahr 2025

Was ist eine  Belichtungsanlage?

Belichtungsanlagen werden bei der Herstellung von Halbleitern und Flüssigkristallanzeigen eingesetzt, um Muster wie Schaltkreise und Pixel auf Substraten durch Belichtung abzubilden.

Da sie mit extrem intensivem Licht arbeiten und eine präzise Steuerung der Bühne erfordern, sind sie oft sehr groß und kosten mehrere hundert Millionen Dollar. Belichtungsanlagen sind bei der Herstellung von Halbleitern und Flüssigkristallanzeigen sehr wichtig, da sie das Muster der Designdaten (CAD-Daten) bestimmen. Verschiedene Unternehmen haben unterschiedliche Belichtungsmethoden entwickelt und in ihren Anlagen eingesetzt.

Anwendungen von Belichtungsanlagen

Belichtungsanlagen werden hauptsächlich in der Halbleiterfertigung und der Herstellung von Flachbildschirmen (FPD), einschließlich Flüssigkristallanzeigen, eingesetzt.

Bei der Halbleiterherstellung werden Siliziumscheiben als Substrate verwendet, Oxidschichten gebildet, Fotolack (lichtempfindliches Material) aufgetragen und die beschichtete Oberfläche mit starkem ultraviolettem Licht bestrahlt, das von der Belichtungsanlage über eine Fotomaske ausgestrahlt wird, sodass unerwünschte Teile durch Ätzen oder andere Mittel entfernt werden können. Ein solches Verfahren mit einer Belichtungsanlage wird als Fotolithografie bezeichnet.

Bei der Herstellung von LCDs wird in der Regel ein Glassubstrat verwendet, auf das in mehreren Zyklen eine dünne Schicht aus Metall oder einem anderen Material abgeschieden, photolithographiert und geätzt wird.

Ein Substrat kann zur Herstellung von Pixelelektroden und Schaltelementen (z. B. TFT-Elementen) verwendet werden, während das andere Substrat zur Herstellung von Farbfiltern mit den drei Grundfarben des Lichts (rot, grün und blau) verwendet werden kann. Das LCD-Panel wird durch Laminieren der beiden Substrate und Einbringen des Flüssigkristallmaterials zwischen ihnen fertiggestellt.

Bei der Auswahl einer Belichtungsanlage müssen die Art des für die Belichtung verwendeten Lichts, die Genauigkeit der Belichtung und die Präzision des Tisches vor dem Kauf mit dem Gerätehersteller eingehend erörtert werden, da diese Anlagen sehr teuer sind.

Fubktionsweise der Belichtungsanlagen

In diesem Abschnitt werden die Messprinzipien von Belichtungsanlagen beschrieben. Belichtungsmessgeräte bestehen aus einer Lichtquelle, Ablenklinsen, Fotomasken, Fokussierlinsen, Tischen und Robotern für den Transport von Siliziumwafern und anderen Materialien.

Die Linsen und Fotomasken sind äußerst präzise konstruiert, und auch der Objekttisch arbeitet mit hoher Präzision. Während des Betriebs wird das Belichtungsobjekt präzise auf dem Tisch fixiert. Während des Betriebs bewegt sich der Tisch bei jeder Belichtung, sodass eine große Anzahl von Mustern auf dem belichteten Objekt über den gesamten Belichtungsbereich abgebildet wird.

Das von der Lichtquelle emittierte intensive Licht mit kurzen Wellenlängen wird durch eine Ablenklinse auf eine Fotomaske gelenkt, die die Vorlage für das Schaltungsmuster darstellt. Das Licht, das durch die Fotomaske fällt, wird durch eine Kondensorlinse fokussiert, um ein sehr kleines Schaltkreismuster auf dem belichteten Objekt zu erzeugen.

Sobald die Belichtung des gesamten Belichtungsobjekts abgeschlossen ist, wird es abtransportiert, z. B. durch einen Roboter. Bei einigen Produkten ist das Belichtungsziel von einer Flüssigkeit durchdrungen, was eine präzisere Belichtung ermöglicht.

Sonstige Informationen über Belichtungsanlagen

1. Marktanteil

Die Hersteller von Belichtungsanlagen für Halbleiter sind nahezu oligopolisiert durch europäische und japanische Hersteller, wobei 2018 Europa (84 %) und Japan (14 %) den Markt beherrschen. Darüber hinaus wird der Markt für Belichtungsanlagen für Flachbildschirme (FPD) von zwei japanischen Herstellern nahezu oligopolisiert.

Belichtungsanlagen für Halbleiter gelten als die präzisesten Maschinen der Geschichte, und die neuesten Halbleiter wurden so weit miniaturisiert, dass die Breite der Verdrahtung auf den Chips (Prozessregeln) 3-5 nm beträgt.

Die neuesten FPD-Belichtungsanlagen haben Linienbreiten von weniger als ein paar Mikrometern, und diese Systeme werden jedes Jahr dünner und größer, und sie werden immer präziser und größer, um bessere, hochauflösende Bilder zu ermöglichen.

2. über EUV-Lithographie-Anlagen

Extrem-Ultraviolett (EUV)-Lithografieanlagen sind eine Art von Halbleiter-Lithografieanlagen, die extrem kurze Lichtwellenlängen verwenden, die als extremes Ultraviolett (EUV) bezeichnet werden.

Sie ermöglichen die Bearbeitung feinerer Dimensionen, was mit den bisher verwendeten Belichtungsanlagen für Halbleiter mit ArF-Excimer-Laserlicht schwierig ist. Die Miniaturisierung von Halbleitern schreitet gemäß dem Mooreschen Gesetz voran (integrierte Halbleiterschaltungen werden in drei Jahren viermal so hoch integriert und funktionell).

Die Entwicklung der Technologie der reduzierten Projektionsbelichtung, bekannt als Stepper, kürzere Belichtungswellenlängen und die Immersionsbelichtungstechnologie haben zu einer dramatischen Verbesserung der Auflösung geführt. Miniaturisierung bedeutet, dass die minimale Prozessgröße, die auf einen Wafer gebrannt werden kann, kleiner wird, und die minimale Prozessgröße R wird durch die folgende Rayleigh-Formel ausgedrückt.　

R = k/λ/NA *k ist eine Proportionalitätskonstante, λ ist die Belichtungswellenlänge und N.A. ist die numerische Apertur des optischen Belichtungssystems.

EUV-Belichtungsanlagen gelten als eine Technologie, die durch die Verkürzung der Belichtungswellenlänge die bisherigen Beschränkungen durchbrechen kann, und wurden in den letzten Jahren in Massenproduktion hergestellt.

3. FPD-Belichtungsanlagen

FPDs (Flachbildschirme), wie Flüssigkristallanzeigen, Plasmabildschirme und organische EL-Displays, finden sich in Smartphones, Tablet-Terminals, Flachbildfernsehern für den Heimgebrauch und in allen Bereichen unserer Häuser und Städte.

FPD-Belichtungsanlagen werden zur Herstellung von Flachbildschirmen verwendet und sind im Prinzip die gleichen wie die Anlagen zur Halbleiterherstellung: Licht wird auf eine Fotomaske gestrahlt, die ein Schaltkreismuster auf einer Glasplatte durch eine Linse belichtet, um ein Array zu erzeugen.

Farbfilter, die die Bilder und Videos für das Display erzeugen, werden ebenfalls hergestellt und mit den Arrays kombiniert, um das Display zu vervollständigen. Farbfilter werden verwendet, um die Farben der Bilder und Videos auszudrücken, und ein Farbresist auf Pigmentbasis wird auf das Glas aufgetragen, das dann belichtet und entwickelt wird.