一、光刻機是干什么用的
光(guang)刻(ke)機(ji)是用來(lai)制造芯(xin)片的(de)。光(guang)刻(ke)機(ji)又被(bei)稱為掩(yan)膜對準曝光(guang)機(ji)，在芯(xin)片生產中(zhong)用于(yu)光(guang)刻(ke)工藝(yi)，而光(guang)刻(ke)工藝(yi)又是生產流程中(zhong)最關鍵(jian)的(de)一步，所以光(guang)刻(ke)機(ji)又是芯(xin)片生產中(zhong)不可缺少(shao)的(de)設備。
光刻機(ji)決定了(le)芯(xin)片的精密尺(chi)寸，設計師設計好芯(xin)片線(xian)路，再通過(guo)光刻機(ji)將線(xian)路刻在芯(xin)片上(shang)，其尺(chi)度(du)通常在微米級(ji)以上(shang)。
光刻(ke)機是(shi)芯片生產中(zhong)最昂貴也是(shi)技術(shu)難度最大的(de)設備，因(yin)為其(qi)決定了一塊芯片的(de)整(zheng)體框(kuang)架與功能。
其實(shi)生產高精度(du)芯片(pian)并不難，只(zhi)是生產速(su)度(du)太(tai)慢，而光刻機能快(kuai)速(su)生產高精度(du)的芯片(pian)，所以很重要。
二、光刻機的工作原理
利用光(guang)刻(ke)機發(fa)出的(de)(de)光(guang)通過具有圖形(xing)(xing)的(de)(de)光(guang)罩(zhao)對涂有光(guang)刻(ke)膠(jiao)的(de)(de)薄片(pian)(pian)(pian)曝(pu)光(guang)，光(guang)刻(ke)膠(jiao)見光(guang)后會(hui)發(fa)生性(xing)質變化，從而(er)使光(guang)罩(zhao)上(shang)(shang)得圖形(xing)(xing)復(fu)印(yin)到薄片(pian)(pian)(pian)上(shang)(shang)，從而(er)使薄片(pian)(pian)(pian)具有電子線路(lu)圖的(de)(de)作(zuo)用。這就是(shi)光(guang)刻(ke)的(de)(de)作(zuo)用，類似照(zhao)相(xiang)機照(zhao)相(xiang)。照(zhao)相(xiang)機拍攝的(de)(de)照(zhao)片(pian)(pian)(pian)是(shi)印(yin)在底(di)片(pian)(pian)(pian)上(shang)(shang)，而(er)光(guang)刻(ke)刻(ke)的(de)(de)不是(shi)照(zhao)片(pian)(pian)(pian)，而(er)是(shi)電路(lu)圖和其(qi)他電子元件(jian)。
簡單(dan)點來說，光(guang)(guang)刻機就是放大的(de)單(dan)反，光(guang)(guang)刻機就是將光(guang)(guang)罩上(shang)的(de)設計好集成電路圖形(xing)(xing)通過光(guang)(guang)線的(de)曝(pu)光(guang)(guang)印到(dao)光(guang)(guang)感材料上(shang)，形(xing)(xing)成圖形(xing)(xing)。
三、光刻機的性能指標
光(guang)(guang)刻機的主要性能指標(biao)有：支持基片的尺寸范圍(wei)，分辨率(lv)、對準精度、曝(pu)光(guang)(guang)方式、光(guang)(guang)源波長、光(guang)(guang)強均勻(yun)性、生產(chan)效率(lv)等。
分辨(bian)率是(shi)對光(guang)刻(ke)(ke)工藝加工可以達到(dao)的(de)(de)最細(xi)線條精度的(de)(de)一(yi)種描述方式。光(guang)刻(ke)(ke)的(de)(de)分辨(bian)率受(shou)受(shou)光(guang)源(yuan)衍射的(de)(de)限制，所以與光(guang)源(yuan)、光(guang)刻(ke)(ke)系(xi)統、光(guang)刻(ke)(ke)膠和工藝等各方面的(de)(de)限制。
對準精(jing)度(du)是在多(duo)層曝光時層間(jian)圖案的定位精(jing)度(du)。
曝光方式分為(wei)接(jie)觸接(jie)近式、投影式和直寫(xie)式。
曝光光源(yuan)波長(chang)分(fen)(fen)為紫外、深(shen)紫外和(he)極紫外區(qu)域，光源(yuan)有汞燈，準分(fen)(fen)子激光器等。
四、光刻機制造需要哪些技術
光刻(ke)機的制造(zao)體系非常復(fu)雜，有兩點至關重(zhong)要，即精密零部件(jian)和(he)組(zu)裝技術。
1、精密零部件
一臺(tai)光(guang)(guang)刻(ke)機(ji)的(de)制造需要數萬(wan)個(ge)精密零部件(jian)。通常來說，一臺(tai)光(guang)(guang)刻(ke)機(ji)的(de)制造需要大約八萬(wan)個(ge)精密零件(jian)，而目(mu)前世界上(shang)最為先進的(de)極紫外EUV光(guang)(guang)刻(ke)機(ji)所需要的(de)制造零件(jian)更是(shi)高達十萬(wan)余個(ge)。
一(yi)套完整的光刻(ke)機(ji)包括多個組成系(xi)(xi)統(tong)，主要包括曝光系(xi)(xi)統(tong)、自動對準系(xi)(xi)統(tong)、整機(ji)軟件系(xi)(xi)統(tong)等。其中，曝光系(xi)(xi)統(tong)更是包含了照明(ming)系(xi)(xi)統(tong)和投(tou)影物鏡。
在組成光(guang)科(ke)技(ji)的(de)所有核心精密零件中(zhong)，光(guang)學鏡(jing)頭、光(guang)學光(guang)源、雙工作臺(tai)又可以說(shuo)是核心中(zhong)的(de)核心。
擁有高數值孔徑的光學鏡頭是決定光刻機的分辨率和閾值誤差能力。而分辨率和套值誤差能力對于一臺品牌光刻機具(ju)有至關重要的重要性(xing)。而(er)世界上最為先進的EUV極紫外(wai)光(guang)刻(ke)機唯一可以(yi)使用的鏡頭(tou)就是由蔡司(si)公司(si)生產的鏡頭(tou)。
光刻機的(de)光學光源(yuan)(yuan)所(suo)包(bao)含的(de)光源(yuan)(yuan)波長是決定光刻機工業能(neng)力的(de)重(zhong)要部分。需(xu)要特(te)別注意的(de)是，光刻機所(suo)需(xu)要的(de)光源(yuan)(yuan)，必須具備體積小、功率(lv)高以及穩定的(de)幾(ji)個特(te)點。
比如說(shuo)極(ji)紫(zi)外(wai)EUV光刻機所(suo)使用的光源波長是僅僅只有13.5納(na)米的極(ji)紫(zi)外(wai)光，其所(suo)使用的光學系統極(ji)為復雜。
光(guang)刻(ke)機中(zhong)所需要的(de)(de)工作(zuo)臺(tai)系(xi)能(neng)(neng)夠(gou)影(ying)響光(guang)刻(ke)機運(yun)行(xing)過程中(zhong)的(de)(de)精度和產效，含有的(de)(de)綜合(he)技(ji)術難度非常高(gao)。因為(wei)這種工作(zuo)臺(tai)中(zhong)具有承載硅片(pian)(pian)來能(neng)(neng)夠(gou)完(wan)成光(guang)刻(ke)機運(yun)行(xing)過程中(zhong)的(de)(de)一系(xi)列超精密的(de)(de)運(yun)動系(xi)統(tong)，其中(zhong)包括上(shang)下片(pian)(pian)、對準(zhun)、景圓面型測量(liang)、曝光(guang)等等。
2、組裝技術
一臺光刻(ke)機不僅需要精密的零件(jian)(jian)，這(zhe)些零件(jian)(jian)的組(zu)裝技術也至關重要。
當所有(you)(you)零(ling)件(jian)(jian)都準備就緒(xu)之(zhi)后(hou)，接下來的(de)組(zu)裝過程(cheng)將(jiang)直接影(ying)響一個(ge)光(guang)刻機的(de)運行效能。現(xian)在光(guang)刻機主要生(sheng)(sheng)(sheng)產商荷(he)蘭ASML公(gong)司(si)（中文譯名：阿(a)斯(si)麥爾）的(de)生(sheng)(sheng)(sheng)產過程(cheng)從本質上(shang)(shang)來說更(geng)像是(shi)一個(ge)零(ling)件(jian)(jian)組(zu)裝公(gong)司(si)，因為ASML公(gong)司(si)生(sheng)(sheng)(sheng)產光(guang)刻機所需(xu)要的(de)將(jiang)近90%的(de)部件(jian)(jian)是(shi)從世(shi)界各地采購，其在世(shi)界上(shang)(shang)擁(yong)有(you)(you)超過五千家供(gong)應商。
換句話說(shuo)，ASML公司之所以能夠在(zai)光(guang)刻(ke)機制造技術上打敗尼康以及佳能等(deng)其他光(guang)刻(ke)機生產(chan)對(dui)手，從(cong)而在(zai)全球光(guang)刻(ke)機制造和銷(xiao)售市場上占據領先地位，一(yi)個(ge)重要(yao)原(yuan)因就是強大的組(zu)裝(zhuang)技術。
一(yi)家(jia)強大(da)的光(guang)(guang)刻機組(zu)裝企業需要(yao)具有(you)各種嫻熟的技術工(gong)人和各種組(zu)裝方面的知識(shi)產權，從(cong)而能夠清(qing)楚明白各種精密元件如何組(zu)裝，進而通(tong)過他們嫻熟的操作和系(xi)統的知識(shi)來快速和精確的制造一(yi)臺光(guang)(guang)刻機。
我國目前在光刻機的技術(shu)方面，經過近二十年(nian)的關鍵技術(shu)攻克，已經取得長足發(fa)展。
從光(guang)(guang)刻機(ji)雙工(gong)作(zuo)臺(tai)來說，中國華(hua)卓精(jing)科(ke)與清華(hua)團隊生產聯合研(yan)制的(de)(de)雙工(gong)作(zuo)臺(tai)已經打(da)破ASML的(de)(de)技(ji)術壟斷，至于光(guang)(guang)刻機(ji)的(de)(de)同步(bu)光(guang)(guang)源(yuan)設(she)備和光(guang)(guang)學鏡頭的(de)(de)技(ji)術也在哈工(gong)大(da)等全(quan)國知名科(ke)研(yan)機(ji)構的(de)(de)潛心(xin)研(yan)究中獲(huo)得了迅猛(meng)發展。
可以說(shuo)，目前(qian)我(wo)國人才(cai)、資源、資金等各個方面(mian)都已具備，未來我(wo)們(men)擁有屬于自(zi)己(ji)的光(guang)刻機只是時間(jian)問(wen)題，未來前(qian)景可期！
