简介
在半导体制造中，光刻技术是定义晶圆上电路图案的核心技术。步进式光刻机（或步进重复式光刻系统）的精度、稳定性和重复性直接影响良率、套刻精度和整体器件性能。在尼康的众多光刻平台中，Nikon i9 和 Nikon i10 步进式光刻机具有重要的历史意义，并在生产和工程环境中得到广泛应用。
本文将对 Nikon i9 和 i10 步进式光刻机进行专业而全面的分析，解释它们的架构、技术差异、应用场景和支持注意事项。尽管与现代扫描仪相比，这两个系统都比较老旧，但它们在成熟工艺节点的生产、测试实验室和特殊应用中仍然发挥着重要作用。
什么是尼康步进式光刻机？
尼康步进式光刻机是一种光学投影光刻系统，它将光掩模上的图案一次一个区域地转移到半导体晶圆上。它使用激光或宽带光源和高精度光学器件，以确保电路特征的精确复制。
像 i9 和 i10 这样的步进重复式光刻系统以以下特点而闻名：
● 高光学分辨率
● 稳定的机械结构
● 强大的运动控制
● 易于与测试和监控系统集成
它们通常用于需要严格的套刻控制和位置精度的场合。
尼康 i9 与 i10 步进式光刻机 – 技术对比
以下是两款尼康步进式光刻机平台的对比：
| 特性 | 尼康 i9 步进式光刻机 | 尼康 i10 步进式光刻机 |
|---|---|---|
| 发布年代 | 早期成熟节点世代 | 后期增强型世代 |
| 光学系统 | 以 G-line / I-line 配置为主（依具体镜头配置） | 以 I-line 为主，部分系统具备更高 NA 镜头配置 |
| 曝光模式 | 步进式曝光 | 步进式曝光 |
| 分辨率能力 | 适用于成熟节点（≥0.35 µm） | 分辨率和稳定性更高（≥0.25 µm） |
| 套刻精度 | 在其世代中精度较高 | 由于光学系统和平台的改进，精度更高 |
| 平台运动控制 | 精密直线平台 | 增强型运动控制，公差更小 |
| 吞吐量 | 中等 | 由于优化了运动路径，吞吐量更高 |
| 可维护性 | 广泛支持 | 提供更多更新的服务选项 |
| 典型应用场景 | 传统晶圆厂、研发测试 | 扩展成熟节点生产、工程实验室 |
注：具体细节因配置和安装模块而异。光掩模类型（G 线或 I 线）和掩模版缩放光学系统会显著影响可实现的分辨率。
关键技术差异
1. 光学和分辨率增强
● i9：设计于 G 线和基本 I 线光学系统占主导地位的时期。分辨率目标针对较旧技术节点的特征尺寸进行校准。
● i10：通常配备更精密的 I 线光学系统和改进的镜头涂层，可提供更好的图像对比度和更严格的特征控制。
2. 平台和运动控制
i10 系列通常采用更先进的直线平台，提供更好的位置重复性。
这可以减少叠层误差——这是多层器件堆叠时的一个关键指标。3. 服务和支持架构
由于 i10 是尼康产品线中较晚推出的产品，因此它受益于更先进的运动控制电子设备和接口系统，从而使系统集成和远程诊断更加高效。
尼康 i9 和 i10 步进机的典型应用
尽管是较旧的平台，但这两款步进机在多种环境中仍然非常实用：
成熟工艺节点生产
● 传统逻辑节点
● 功率器件生产线
● 无需极高分辨率的 MEMS 制造
研发和工艺开发
● 晶圆原型图案化
● 光罩评估
● 曝光建模
测试、检测和工程验证
● 与探针测试集成（例如，晶圆探针台）
● 套刻和对准研究
● 成熟技术的良率监控
这些用例表明，虽然下一代扫描仪在新的技术节点中占据主导地位，但 i9 和 i10 步进机在精度、可靠性和成本效益方面具有优势，因此仍然发挥着重要作用。
系统架构和组件
尼康 i9 和 i10 步进机系统均采用模块化架构，由以下部分组成：
1. 光学投影模块
精密透镜和照明系统，决定成像质量。2. 曝光控制单元
管理曝光剂量、快门时序和场定位。3. 精密运动平台
用于晶圆和掩模对准的 X-Y 平台和 Z 轴聚焦控制。4. 对准和检测子系统
使用相机反馈和对准标记实现精确的场定位。5. 控制电子设备和软件
管理配方执行、平台控制和测试集成接口。
高运行时间和可重复性源于对这些模块的精心校准和强大的运动控制系统。
配件和备件
Nikon i9 或 i10 步进机的长期运行需要维护和定期更换组件，包括：
● 光学镜头和滤光片
● 工作台电机和线性编码器
● 掩模夹具和晶圆卡盘
● 光源和照明光学器件
● 运动控制器板和电源模块
● 冷却和环境控制系统
持续的零件供应和质量保证是最大限度减少计划外停机时间的关键。
与测试和生产系统的集成
Nikon i9 和 i10 步进机可以与以下系统连接：
● 晶圆探针台，用于曝光后测试分析
● 计量系统，用于套刻测量
● 工厂自动化系统，用于晶圆处理
与外部设备集成的能力提高了它们在混合代工厂中的实用性。
系统维护和生命周期注意事项
鉴于这些平台的运行年限，操作人员应重点关注以下方面：
● 预防性维护计划
● 战略性备件库存
● 对准光学系统的校准
● 必要时的运动平台翻新
这有助于延长设备的使用寿命，并确保即使在新的设备投入生产后，也能保持稳定的输出质量。
结论
尼康 i9 与 i10 步进式光刻机的比较突显了尼康步进式光刻机系列产品的传承价值和技术演进。i10 通常提供更精良的光学系统、更优异的运动控制和更高的套刻精度，而 i9 在其性能仍然足以满足需求的成熟工艺环境中仍然表现出色。
了解这些差异、系统架构和生命周期支持需求，有助于工程师和设备规划人员在管理混合光刻设备时做出明智的决策。
作为一家专业供应商，我们专注于尼康 i9 和 i10 步进式光刻机系统，包括整机和备件，我们提供经过技术验证的设备和实用的支持建议，以帮助维护稳定的光刻操作，并最大限度地提升现有设备的长期价值。
