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一、光刻機是干什么用的

光(guang)(guang)(guang)刻(ke)(ke)機(ji)(ji)是用來制造(zao)芯片(pian)的(de)(de)。光(guang)(guang)(guang)刻(ke)(ke)機(ji)(ji)又(you)被(bei)稱為掩膜對(dui)準曝光(guang)(guang)(guang)機(ji)(ji)，在芯片(pian)生(sheng)產中(zhong)用于光(guang)(guang)(guang)刻(ke)(ke)工藝(yi)，而光(guang)(guang)(guang)刻(ke)(ke)工藝(yi)又(you)是生(sheng)產流(liu)程(cheng)中(zhong)最關(guan)鍵(jian)的(de)(de)一步，所以光(guang)(guang)(guang)刻(ke)(ke)機(ji)(ji)又(you)是芯片(pian)生(sheng)產中(zhong)不(bu)可(ke)缺少(shao)的(de)(de)設備(bei)。

光刻機決(jue)定了芯片(pian)的(de)精(jing)密尺(chi)寸，設計師設計好(hao)芯片(pian)線(xian)路(lu)，再通(tong)過光刻機將線(xian)路(lu)刻在芯片(pian)上，其(qi)尺(chi)度通(tong)常在微(wei)米級(ji)以(yi)上。

光刻機是(shi)芯(xin)片(pian)(pian)生(sheng)產中最昂(ang)貴也是(shi)技術難度最大的設備(bei)，因為其決定了一塊芯(xin)片(pian)(pian)的整體框架與(yu)功能。

其實生(sheng)產(chan)(chan)高(gao)精度芯片(pian)并不難，只(zhi)是(shi)生(sheng)產(chan)(chan)速(su)度太慢，而光(guang)刻(ke)機(ji)能(neng)快速(su)生(sheng)產(chan)(chan)高(gao)精度的芯片(pian)，所以很重要。

二、光刻機的工作原理

利用光(guang)(guang)刻(ke)機發出的(de)(de)(de)(de)光(guang)(guang)通(tong)過具(ju)(ju)有圖(tu)(tu)形的(de)(de)(de)(de)光(guang)(guang)罩對(dui)涂有光(guang)(guang)刻(ke)膠的(de)(de)(de)(de)薄片曝光(guang)(guang)，光(guang)(guang)刻(ke)膠見(jian)光(guang)(guang)后會發生(sheng)性質變化，從而使(shi)光(guang)(guang)罩上得圖(tu)(tu)形復印(yin)到薄片上，從而使(shi)薄片具(ju)(ju)有電子(zi)線(xian)路圖(tu)(tu)的(de)(de)(de)(de)作(zuo)用。這就是(shi)光(guang)(guang)刻(ke)的(de)(de)(de)(de)作(zuo)用，類似照相機照相。照相機拍攝的(de)(de)(de)(de)照片是(shi)印(yin)在(zai)底片上，而光(guang)(guang)刻(ke)刻(ke)的(de)(de)(de)(de)不是(shi)照片，而是(shi)電路圖(tu)(tu)和其他電子(zi)元(yuan)件。

簡單(dan)點來說，光(guang)刻(ke)機就是放大(da)的(de)單(dan)反，光(guang)刻(ke)機就是將光(guang)罩上的(de)設計好(hao)集(ji)成(cheng)電路圖形(xing)通過(guo)光(guang)線的(de)曝光(guang)印(yin)到光(guang)感材(cai)料上，形(xing)成(cheng)圖形(xing)。

三、光刻機的性能指標

光(guang)(guang)刻機的主要性能指(zhi)標有：支持基片的尺(chi)寸范(fan)圍，分(fen)辨(bian)率、對準精度(du)、曝光(guang)(guang)方式、光(guang)(guang)源(yuan)波長、光(guang)(guang)強均勻性、生產效(xiao)率等。

分辨(bian)(bian)率(lv)是對(dui)光刻工藝加工可以(yi)達到的(de)(de)最細線條精度的(de)(de)一種描述方式。光刻的(de)(de)分辨(bian)(bian)率(lv)受受光源(yuan)衍射的(de)(de)限制，所以(yi)與光源(yuan)、光刻系(xi)統、光刻膠和工藝等各(ge)方面(mian)的(de)(de)限制。

對準(zhun)精(jing)(jing)度(du)是在多層曝光(guang)時層間圖案的定位精(jing)(jing)度(du)。

曝光方式(shi)(shi)分為接(jie)觸接(jie)近式(shi)(shi)、投影式(shi)(shi)和直寫式(shi)(shi)。

曝(pu)光光源波長分(fen)為紫外(wai)、深紫外(wai)和極紫外(wai)區(qu)域，光源有汞燈，準分(fen)子(zi)激光器(qi)等。

四、光刻機制造需要哪些技術

光刻機的制造體(ti)系非(fei)常復雜，有兩(liang)點至關重(zhong)要，即(ji)精密零部件和組(zu)裝技術。

1、精密零部件

一臺(tai)光刻(ke)(ke)機(ji)(ji)的制造需(xu)要數萬(wan)(wan)個(ge)精(jing)密(mi)零(ling)部(bu)件。通常(chang)來說，一臺(tai)光刻(ke)(ke)機(ji)(ji)的制造需(xu)要大約八(ba)萬(wan)(wan)個(ge)精(jing)密(mi)零(ling)件，而目前(qian)世界上最為先進的極紫外EUV光刻(ke)(ke)機(ji)(ji)所需(xu)要的制造零(ling)件更是高(gao)達十萬(wan)(wan)余個(ge)。

一套完(wan)整的(de)光(guang)(guang)刻機包(bao)(bao)括多個組成系(xi)(xi)統(tong)(tong)(tong)(tong)，主要(yao)包(bao)(bao)括曝(pu)光(guang)(guang)系(xi)(xi)統(tong)(tong)(tong)(tong)、自(zi)動對準系(xi)(xi)統(tong)(tong)(tong)(tong)、整機軟件系(xi)(xi)統(tong)(tong)(tong)(tong)等。其中，曝(pu)光(guang)(guang)系(xi)(xi)統(tong)(tong)(tong)(tong)更(geng)是包(bao)(bao)含了(le)照(zhao)明系(xi)(xi)統(tong)(tong)(tong)(tong)和(he)投影物鏡。

在(zai)組成光(guang)(guang)科技的(de)所有(you)核(he)心精密零件(jian)中，光(guang)(guang)學鏡(jing)頭(tou)、光(guang)(guang)學光(guang)(guang)源(yuan)、雙工作臺又(you)可以說是核(he)心中的(de)核(he)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有至關重要的(de)(de)重要性(xing)。而世界上最為先進的(de)(de)EUV極紫(zi)外光刻機唯一可以使用的(de)(de)鏡頭就是(shi)由蔡(cai)司(si)公司(si)生(sheng)產的(de)(de)鏡頭。

光(guang)(guang)刻機(ji)的(de)光(guang)(guang)學(xue)光(guang)(guang)源所包(bao)含的(de)光(guang)(guang)源波長是決定光(guang)(guang)刻機(ji)工(gong)業能(neng)力的(de)重要部(bu)分。需要特(te)別注意的(de)是，光(guang)(guang)刻機(ji)所需要的(de)光(guang)(guang)源，必須具備體積(ji)小(xiao)、功率高以及穩(wen)定的(de)幾個特(te)點(dian)。

比(bi)如說極(ji)(ji)紫(zi)外(wai)EUV光(guang)刻機所(suo)使用的光(guang)源(yuan)波長(chang)是僅(jin)僅(jin)只有13.5納米的極(ji)(ji)紫(zi)外(wai)光(guang)，其所(suo)使用的光(guang)學(xue)系統極(ji)(ji)為復雜。

光(guang)刻(ke)機中所(suo)需要(yao)的(de)工(gong)作臺系(xi)能夠影響(xiang)光(guang)刻(ke)機運(yun)行過程(cheng)中的(de)精(jing)(jing)度(du)和產效，含有(you)的(de)綜(zong)合技術難度(du)非(fei)常(chang)高。因(yin)為(wei)這(zhe)種工(gong)作臺中具(ju)有(you)承載(zai)硅片(pian)來(lai)能夠完成(cheng)光(guang)刻(ke)機運(yun)行過程(cheng)中的(de)一系(xi)列超精(jing)(jing)密(mi)的(de)運(yun)動系(xi)統(tong)，其中包括上下片(pian)、對準(zhun)、景圓面型(xing)測量(liang)、曝(pu)光(guang)等等。

2、組裝技術

一臺(tai)光刻(ke)機(ji)不(bu)僅(jin)需要(yao)精密的(de)零件(jian)，這些零件(jian)的(de)組裝(zhuang)技(ji)術也至關(guan)重要(yao)。

當所有零(ling)件都準備(bei)就緒(xu)之后，接下來(lai)的(de)組裝過(guo)(guo)程(cheng)將直接影響一(yi)個光刻機的(de)運行效能(neng)。現(xian)在光刻機主要生產商荷蘭ASML公司(si)(si)（中文譯(yi)名(ming)：阿斯麥爾）的(de)生產過(guo)(guo)程(cheng)從(cong)本(ben)質上來(lai)說更像是一(yi)個零(ling)件組裝公司(si)(si)，因(yin)為ASML公司(si)(si)生產光刻機所需要的(de)將近90%的(de)部件是從(cong)世(shi)界各地(di)采(cai)購，其在世(shi)界上擁(yong)有超過(guo)(guo)五千家供應商。

換句(ju)話(hua)說(shuo)，ASML公司之所以能夠在(zai)光(guang)刻(ke)機制(zhi)(zhi)造技(ji)術上(shang)打(da)敗尼康以及佳能等其他光(guang)刻(ke)機生(sheng)產對手(shou)，從而在(zai)全球光(guang)刻(ke)機制(zhi)(zhi)造和銷售市場上(shang)占(zhan)據領先地位，一(yi)個重要原因就是強大的組裝技(ji)術。

一家強大的(de)光刻機組裝(zhuang)企業需(xu)要具有各(ge)(ge)種(zhong)(zhong)嫻熟(shu)的(de)技術(shu)工人和(he)(he)各(ge)(ge)種(zhong)(zhong)組裝(zhuang)方面的(de)知識產權(quan)，從而(er)能夠清楚(chu)明白各(ge)(ge)種(zhong)(zhong)精密元件如何組裝(zhuang)，進而(er)通過他們嫻熟(shu)的(de)操(cao)作(zuo)和(he)(he)系統的(de)知識來(lai)快速和(he)(he)精確的(de)制造一臺光刻機。

我(wo)國目(mu)前在光刻(ke)機(ji)的(de)技術方面，經過近二十(shi)年的(de)關鍵技術攻克，已經取得長足發展。

從(cong)光(guang)刻機(ji)雙(shuang)工(gong)作臺(tai)來說(shuo)，中國華卓精科(ke)與(yu)清(qing)華團(tuan)隊(dui)生(sheng)產聯合研(yan)制的雙(shuang)工(gong)作臺(tai)已(yi)經打破ASML的技術壟斷，至于(yu)光(guang)刻機(ji)的同步光(guang)源設備和光(guang)學鏡頭的技術也在哈工(gong)大(da)等全(quan)國知名(ming)科(ke)研(yan)機(ji)構的潛心研(yan)究(jiu)中獲得了迅猛發展。

可以說，目前我國人(ren)才(cai)、資源、資金等各(ge)個方面都已具備(bei)，未來(lai)(lai)我們擁有屬于自己的光刻機只是時(shi)間問題，未來(lai)(lai)前景(jing)可期！