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一、光刻機是干什么用的

光刻機(ji)(ji)是(shi)用來(lai)制(zhi)造芯片(pian)的。光刻機(ji)(ji)又被稱(cheng)為掩膜對準曝(pu)光機(ji)(ji)，在(zai)芯片(pian)生產中用于光刻工藝(yi)，而光刻工藝(yi)又是(shi)生產流程(cheng)中最關鍵的一步，所以光刻機(ji)(ji)又是(shi)芯片(pian)生產中不可缺少的設(she)備。

光刻機決定了芯(xin)(xin)片的(de)精(jing)密(mi)尺寸，設計師設計好芯(xin)(xin)片線路(lu)，再通(tong)過光刻機將(jiang)線路(lu)刻在芯(xin)(xin)片上，其(qi)尺度通(tong)常在微米級以上。

光刻機是芯(xin)片(pian)生產中最昂貴也是技術難度(du)最大的(de)設備，因為(wei)其決定了一(yi)塊芯(xin)片(pian)的(de)整體(ti)框架(jia)與功能。

其實生(sheng)產高精(jing)度芯片并不難，只是(shi)生(sheng)產速度太慢，而(er)光刻機能快速生(sheng)產高精(jing)度的芯片，所以很重要。

二、光刻機的工作原理

利用光(guang)(guang)刻(ke)機(ji)發(fa)出的(de)光(guang)(guang)通過具有圖形的(de)光(guang)(guang)罩對涂有光(guang)(guang)刻(ke)膠(jiao)的(de)薄(bo)片(pian)曝(pu)光(guang)(guang)，光(guang)(guang)刻(ke)膠(jiao)見(jian)光(guang)(guang)后會(hui)發(fa)生性質變化，從而(er)使光(guang)(guang)罩上(shang)(shang)得圖形復印到(dao)薄(bo)片(pian)上(shang)(shang)，從而(er)使薄(bo)片(pian)具有電(dian)子線路(lu)圖的(de)作(zuo)用。這就是光(guang)(guang)刻(ke)的(de)作(zuo)用，類似照(zhao)(zhao)(zhao)相(xiang)機(ji)照(zhao)(zhao)(zhao)相(xiang)。照(zhao)(zhao)(zhao)相(xiang)機(ji)拍攝(she)的(de)照(zhao)(zhao)(zhao)片(pian)是印在底片(pian)上(shang)(shang)，而(er)光(guang)(guang)刻(ke)刻(ke)的(de)不是照(zhao)(zhao)(zhao)片(pian)，而(er)是電(dian)路(lu)圖和(he)其(qi)他電(dian)子元(yuan)件。

簡(jian)單點(dian)來(lai)說，光刻(ke)機就是(shi)放大(da)的(de)(de)單反，光刻(ke)機就是(shi)將光罩(zhao)上的(de)(de)設計好集成電(dian)路(lu)圖形通過光線(xian)的(de)(de)曝光印(yin)到光感材料上，形成圖形。

三、光刻機的性能指標

光(guang)刻(ke)機的主要(yao)性(xing)能指標(biao)有：支持基片的尺寸范圍，分(fen)辨率、對準精度、曝(pu)光(guang)方式、光(guang)源(yuan)波長(chang)、光(guang)強均勻性(xing)、生(sheng)產效率等。

分辨率是對(dui)光刻(ke)工(gong)(gong)藝(yi)加工(gong)(gong)可以(yi)(yi)達到(dao)的(de)(de)最細線條精度的(de)(de)一種描述方式(shi)。光刻(ke)的(de)(de)分辨率受受光源衍射的(de)(de)限制，所以(yi)(yi)與光源、光刻(ke)系統、光刻(ke)膠(jiao)和工(gong)(gong)藝(yi)等各方面(mian)的(de)(de)限制。

對(dui)準精度是在多(duo)層曝光時層間(jian)圖案的定(ding)位精度。

曝光方式(shi)分為接觸接近式(shi)、投(tou)影式(shi)和直(zhi)寫式(shi)。

曝光(guang)光(guang)源波(bo)長(chang)分為(wei)紫(zi)外、深(shen)紫(zi)外和極(ji)紫(zi)外區域，光(guang)源有汞燈，準分子激光(guang)器等。

四、光刻機制造需要哪些技術

光刻機的制造體系(xi)非常復雜，有兩點至關重要，即精(jing)密零部件和組裝技術。

1、精密零部件

一臺(tai)光刻(ke)機的制(zhi)造(zao)需(xu)要(yao)數萬(wan)個(ge)精(jing)密(mi)零(ling)部件。通常來說，一臺(tai)光刻(ke)機的制(zhi)造(zao)需(xu)要(yao)大約八萬(wan)個(ge)精(jing)密(mi)零(ling)件，而目前世界上最為先進的極紫外EUV光刻(ke)機所需(xu)要(yao)的制(zhi)造(zao)零(ling)件更(geng)是高達十萬(wan)余(yu)個(ge)。

一(yi)套完整的光(guang)刻機包(bao)括多(duo)個(ge)組成(cheng)系(xi)統，主(zhu)要包(bao)括曝(pu)光(guang)系(xi)統、自動對準系(xi)統、整機軟件系(xi)統等。其中，曝(pu)光(guang)系(xi)統更是包(bao)含了(le)照(zhao)明系(xi)統和投影(ying)物(wu)鏡(jing)。

在組(zu)成光(guang)科技的所有核心精密(mi)零件(jian)中，光(guang)學鏡頭、光(guang)學光(guang)源、雙工作臺又可以(yi)說是核心中的核心。

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有(you)至關重(zhong)要的重(zhong)要性。而(er)世(shi)界上最為先進的EUV極紫外光刻機(ji)唯(wei)一可以使用的鏡(jing)頭(tou)就是由蔡司公司生產(chan)的鏡(jing)頭(tou)。

光(guang)刻(ke)機的光(guang)學光(guang)源所包含的光(guang)源波長是決定光(guang)刻(ke)機工業(ye)能力的重要(yao)部(bu)分。需(xu)要(yao)特別(bie)注意的是，光(guang)刻(ke)機所需(xu)要(yao)的光(guang)源，必(bi)須(xu)具備體積小、功率高以及穩定的幾個特點。

比如說極紫(zi)(zi)外(wai)(wai)EUV光(guang)刻機所(suo)使(shi)用(yong)的(de)光(guang)源波(bo)長是僅(jin)僅(jin)只有13.5納米的(de)極紫(zi)(zi)外(wai)(wai)光(guang)，其(qi)所(suo)使(shi)用(yong)的(de)光(guang)學(xue)系(xi)統極為復雜。

光(guang)刻(ke)機中(zhong)所需要的(de)(de)工作(zuo)臺系能夠影響(xiang)光(guang)刻(ke)機運行過程中(zhong)的(de)(de)精度(du)和產(chan)效，含(han)有的(de)(de)綜合技術(shu)難度(du)非常高(gao)。因為這種工作(zuo)臺中(zhong)具有承載(zai)硅片來能夠完(wan)成光(guang)刻(ke)機運行過程中(zhong)的(de)(de)一系列(lie)超精密的(de)(de)運動系統，其中(zhong)包括上下片、對準、景圓面型測量、曝光(guang)等等。

2、組裝技術

一臺光刻(ke)機(ji)不僅需要精密的零件(jian)，這些零件(jian)的組裝技(ji)術也至關(guan)重要。

當所有零(ling)件(jian)都(dou)準(zhun)備就緒(xu)之后，接下來的組(zu)裝(zhuang)過(guo)程將(jiang)直接影響一個(ge)光刻(ke)(ke)機的運行效能。現在(zai)光刻(ke)(ke)機主要生(sheng)產商荷(he)蘭(lan)ASML公司（中文譯(yi)名：阿斯麥爾）的生(sheng)產過(guo)程從(cong)本質上來說(shuo)更像是(shi)一個(ge)零(ling)件(jian)組(zu)裝(zhuang)公司，因為ASML公司生(sheng)產光刻(ke)(ke)機所需(xu)要的將(jiang)近90%的部(bu)件(jian)是(shi)從(cong)世界各(ge)地采(cai)購，其(qi)在(zai)世界上擁有超過(guo)五千家供應商。

換句話說(shuo)，ASML公(gong)司之所以(yi)能(neng)(neng)夠(gou)在光(guang)(guang)刻(ke)機制造(zao)(zao)技術(shu)上打敗(bai)尼康(kang)以(yi)及佳(jia)能(neng)(neng)等其他光(guang)(guang)刻(ke)機生產對手，從而在全球光(guang)(guang)刻(ke)機制造(zao)(zao)和銷售市場上占據領先地位，一(yi)個重要(yao)原因就是強大的組裝技術(shu)。

一家(jia)強大的光刻機組裝(zhuang)企(qi)業需要具有各種嫻熟的技術工人和(he)各種組裝(zhuang)方(fang)面的知識(shi)(shi)產權，從而能夠(gou)清楚明(ming)白各種精(jing)密(mi)元件如何(he)組裝(zhuang)，進而通過他們嫻熟的操作和(he)系統的知識(shi)(shi)來快(kuai)速和(he)精(jing)確的制造一臺光刻機。

我國目前在光刻機的技術方(fang)面，經過近(jin)二十(shi)年的關鍵技術攻克，已經取得長足發展。

從(cong)光刻(ke)機雙工作(zuo)臺(tai)來說，中(zhong)國華卓精科與(yu)清華團(tuan)隊生產聯合研(yan)制的雙工作(zuo)臺(tai)已經打破(po)ASML的技術壟(long)斷，至于光刻(ke)機的同步光源設備(bei)和光學鏡頭的技術也在哈(ha)工大等全國知名科研(yan)機構的潛心研(yan)究中(zhong)獲得了迅猛發展。

可以說，目前(qian)我國人(ren)才、資源(yuan)、資金(jin)等(deng)各個方面都已具(ju)備，未(wei)來(lai)我們擁(yong)有屬于(yu)自(zi)己的光刻機(ji)只是時間問(wen)題，未(wei)來(lai)前(qian)景可期(qi)！