面板光刻机是指专门用于制造平板显示器（如LCD、OLED等）的光刻设备。与半导体芯片用的晶圆光刻机不同，面板光刻机的主要工作对象是大面积的玻璃基板，其曝光尺寸可达到几十英寸甚至上百英寸，适用于电视、手机、笔记本、车载屏等各种显示产品的生产。

一、工作原理

面板光刻机的基本原理与晶圆光刻机相似，都是通过将掩模（Mask）上的图案用光学系统投影到涂有光刻胶的基板（这里是玻璃）上，使光刻胶发生感光反应，经过显影后得到电路图案。但由于面板尺寸大、图案复杂、线宽较大，其光刻系统在结构和控制策略上做了针对性优化。

常用的是投影式扫描光刻系统，又称 Step-and-Scan。其原理如下：

掩模图案被高强度光源照射（如准分子激光或紫外LED）；

投影系统将图案缩小一定比例（通常为1:4）；

光束在面板玻璃上进行一段区域的曝光；

光刻机逐步移动（步进+扫描），直到整块大面板全部曝光完成。

二、工艺流程

清洗玻璃基板：去除尘粒、油污，确保光刻胶均匀附着。

旋涂光刻胶：将光敏胶均匀涂在玻璃表面，厚度通常在1~3微米之间。

软烘烤：加热使光刻胶预干，增强附着力。

自动对位与曝光：核心步骤，通过CCD系统识别基准点进行高精度对位，曝光出微图案。

显影：去除光照区域（或非光照区域）溶解的光刻胶，形成图案窗口。

硬烘烤：稳定图案形状，提高耐蚀刻性。

后续蚀刻或沉积：依据图案进行金属蚀刻或薄膜沉积，形成导线、电极等功能结构。

去胶清洗：清除残余光刻胶，准备下一层加工。

一个完整的面板光刻流程可能需要进行多次，配合不同材料（如ITO、电极、液晶配向层）完成。

三、结构特点

大面积曝光能力

面板光刻机支持G4.5、G6、G8.5甚至G10.5级别的大尺寸玻璃基板（最大可达3370mm x 2940mm），这对平台稳定性、温度控制和图案一致性提出极高要求。

高精度对准系统

即使在一米多宽的玻璃上，也需实现微米级甚至亚微米级别的对准误差控制（如±0.5μm），否则会导致图案错位，影响显示效果。

扫描式光路设计

采用扫描曝光系统，每次只曝光一个小区域，通过平台移动完成全图案曝光，既可控制畸变，又能提高良率。

高亮度光源系统

常用的为准分子激光（如KrF，248nm）或深紫外LED系统，具有能量密度高、寿命长、成本相对较低等优势。

模块化平台设计

为适应不同尺寸玻璃、不同工艺流程，现代面板光刻机平台多为模块化结构，可快速切换加工任务。

四、核心技术参数

曝光分辨率：一般为1~2μm，部分高精度可达0.8μm，适用于高PPI（如手机、VR）面板生产。

对准精度：通常要求±0.5μm以内，对高世代大尺寸面板尤为关键。

产能（Throughput）：单位小时内可完成的面板数，是评估生产效率的关键指标。

掩模缩比：常见为1:4，1:5或1:6，决定了掩模与面板图案的关系。

光源类型：KrF、DUV LED、i线等，决定曝光波长与系统分辨率。

五、代表厂商与产品

当前主流面板光刻机厂商主要包括：

佳能（Canon）：具备丰富的大尺寸光刻机产品线，全球市占率领先。

尼康（Nikon）：技术成熟，广泛应用于G6/G8世代产线。

六、发展趋势

高世代线适配：更大尺寸玻璃基板（G10.5及以上）对设备提出更高稳定性要求。

高分辨率化：支持OLED、高PPI LCD等更高像素密度要求。

AI辅助对准与缺陷检测：通过AI算法提升对位精度和自动缺陷识别能力。

七、总结

面板光刻机是显示面板制造流程的中坚力量，负责将微米级图案精确转印至大尺寸玻璃上。它以高分辨率曝光、高对准精度、大面积加工为核心技术特点，适用于LCD、OLED等主流显示技术的制造。