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一、光刻機是干什么用的

光(guang)(guang)刻機(ji)(ji)是(shi)(shi)用來制造芯(xin)片(pian)(pian)的。光(guang)(guang)刻機(ji)(ji)又(you)被稱(cheng)為(wei)掩膜(mo)對準曝光(guang)(guang)機(ji)(ji)，在(zai)芯(xin)片(pian)(pian)生(sheng)產(chan)中用于光(guang)(guang)刻工(gong)藝，而光(guang)(guang)刻工(gong)藝又(you)是(shi)(shi)生(sheng)產(chan)流程中最關鍵的一步，所以光(guang)(guang)刻機(ji)(ji)又(you)是(shi)(shi)芯(xin)片(pian)(pian)生(sheng)產(chan)中不可缺少的設(she)備。

光刻機決定了芯片(pian)的精密尺寸，設計(ji)師設計(ji)好芯片(pian)線(xian)路，再通過光刻機將線(xian)路刻在芯片(pian)上(shang)，其尺度通常在微米(mi)級以上(shang)。

光(guang)刻機是芯片(pian)生產中最昂貴也是技術難度最大的設備，因為其(qi)決定了一塊芯片(pian)的整體框架與功能。

其實(shi)生(sheng)產高(gao)精(jing)(jing)度芯片并不難，只是生(sheng)產速度太慢，而光刻機能快(kuai)速生(sheng)產高(gao)精(jing)(jing)度的芯片，所以(yi)很(hen)重(zhong)要(yao)。

二、光刻機的工作原理

利用(yong)(yong)光(guang)(guang)刻(ke)機(ji)發(fa)出的(de)光(guang)(guang)通過具有(you)圖形(xing)的(de)光(guang)(guang)罩對涂(tu)有(you)光(guang)(guang)刻(ke)膠的(de)薄(bo)片(pian)(pian)曝光(guang)(guang)，光(guang)(guang)刻(ke)膠見光(guang)(guang)后(hou)會發(fa)生性質變化，從而使(shi)光(guang)(guang)罩上得圖形(xing)復印到薄(bo)片(pian)(pian)上，從而使(shi)薄(bo)片(pian)(pian)具有(you)電(dian)子線路圖的(de)作用(yong)(yong)。這就是光(guang)(guang)刻(ke)的(de)作用(yong)(yong)，類似照(zhao)相機(ji)照(zhao)相。照(zhao)相機(ji)拍攝(she)的(de)照(zhao)片(pian)(pian)是印在(zai)底片(pian)(pian)上，而光(guang)(guang)刻(ke)刻(ke)的(de)不是照(zhao)片(pian)(pian)，而是電(dian)路圖和其他電(dian)子元件。

簡單(dan)點來說(shuo)，光刻機就是放大的單(dan)反，光刻機就是將光罩上的設(she)計好(hao)集成(cheng)電(dian)路圖(tu)(tu)形通過光線的曝光印到(dao)光感材料上，形成(cheng)圖(tu)(tu)形。

三、光刻機的性能指標

光刻(ke)機的主要性能(neng)指標有(you)：支(zhi)持基(ji)片的尺寸范(fan)圍，分辨(bian)率(lv)、對準精度、曝光方式、光源波長、光強均(jun)勻性、生(sheng)產效(xiao)率(lv)等。

分(fen)辨(bian)率(lv)是對光刻(ke)工藝加工可以達到的(de)(de)最細線(xian)條精度的(de)(de)一種描述方(fang)式。光刻(ke)的(de)(de)分(fen)辨(bian)率(lv)受受光源衍射的(de)(de)限(xian)制，所以與光源、光刻(ke)系統、光刻(ke)膠(jiao)和(he)工藝等各(ge)方(fang)面(mian)的(de)(de)限(xian)制。

對準(zhun)精度(du)(du)是在(zai)多層曝光時層間圖案(an)的定位(wei)精度(du)(du)。

曝(pu)光方式(shi)分為接觸接近(jin)式(shi)、投影式(shi)和(he)直寫式(shi)。

曝光(guang)光(guang)源波長分為紫(zi)外(wai)、深紫(zi)外(wai)和(he)極紫(zi)外(wai)區域，光(guang)源有汞燈，準(zhun)分子激光(guang)器等。

四、光刻機制造需要哪些技術

光刻機的制造體系非常復雜，有兩(liang)點(dian)至(zhi)關(guan)重要，即精密零(ling)部件(jian)和組(zu)裝技術。

1、精密零部件

一(yi)臺光(guang)刻(ke)機(ji)的(de)制造需要(yao)數萬(wan)(wan)個精密零部件(jian)。通常來說，一(yi)臺光(guang)刻(ke)機(ji)的(de)制造需要(yao)大約八萬(wan)(wan)個精密零件(jian)，而目前世(shi)界上最為先進的(de)極紫外EUV光(guang)刻(ke)機(ji)所需要(yao)的(de)制造零件(jian)更是高達十萬(wan)(wan)余個。

一(yi)套完整的光(guang)(guang)刻機包(bao)(bao)括(kuo)多個組成系統(tong)(tong)(tong)，主要包(bao)(bao)括(kuo)曝(pu)光(guang)(guang)系統(tong)(tong)(tong)、自動對(dui)準系統(tong)(tong)(tong)、整機軟件系統(tong)(tong)(tong)等。其中(zhong)，曝(pu)光(guang)(guang)系統(tong)(tong)(tong)更是(shi)包(bao)(bao)含(han)了照明系統(tong)(tong)(tong)和投影物(wu)鏡。

在組成光科技(ji)的所有核心(xin)精密零件中，光學鏡頭、光學光源、雙工作臺又(you)可以說是核心(xin)中的核心(xin)。

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(guan)重要的(de)(de)重要性。而世界上(shang)最為先進(jin)的(de)(de)EUV極紫外光(guang)刻機(ji)唯一可以使用的(de)(de)鏡(jing)(jing)頭(tou)就是由蔡司(si)公司(si)生產的(de)(de)鏡(jing)(jing)頭(tou)。

光(guang)(guang)刻機的(de)光(guang)(guang)學光(guang)(guang)源(yuan)所包含的(de)光(guang)(guang)源(yuan)波長是決定(ding)光(guang)(guang)刻機工業能力的(de)重要(yao)部分。需(xu)要(yao)特別(bie)注意的(de)是，光(guang)(guang)刻機所需(xu)要(yao)的(de)光(guang)(guang)源(yuan)，必須具備體積小、功率(lv)高以及(ji)穩定(ding)的(de)幾個特點。

比如說極(ji)(ji)紫外EUV光(guang)刻機所使用的(de)光(guang)源波長是僅(jin)僅(jin)只有13.5納米的(de)極(ji)(ji)紫外光(guang)，其所使用的(de)光(guang)學系統(tong)極(ji)(ji)為復雜。

光(guang)(guang)刻機中(zhong)(zhong)(zhong)所(suo)需(xu)要的(de)(de)(de)工(gong)作(zuo)(zuo)臺系(xi)能(neng)夠影響光(guang)(guang)刻機運行過程(cheng)(cheng)中(zhong)(zhong)(zhong)的(de)(de)(de)精(jing)度和(he)產效，含有(you)的(de)(de)(de)綜合技術難度非常高。因為這種工(gong)作(zuo)(zuo)臺中(zhong)(zhong)(zhong)具(ju)有(you)承(cheng)載硅片來能(neng)夠完成光(guang)(guang)刻機運行過程(cheng)(cheng)中(zhong)(zhong)(zhong)的(de)(de)(de)一系(xi)列超精(jing)密的(de)(de)(de)運動系(xi)統，其中(zhong)(zhong)(zhong)包括上下(xia)片、對準、景圓面型測量、曝光(guang)(guang)等(deng)等(deng)。

2、組裝技術

一臺光刻機不僅(jin)需(xu)要精密的零(ling)件(jian)，這些零(ling)件(jian)的組裝技術也至關(guan)重要。

當所有零件都(dou)準備就緒之(zhi)后，接下來(lai)(lai)的(de)組(zu)裝過(guo)程將(jiang)直(zhi)接影響一個光(guang)刻機的(de)運行效能。現在光(guang)刻機主要(yao)(yao)生(sheng)產商荷蘭ASML公司(si)（中文譯(yi)名：阿斯(si)麥爾）的(de)生(sheng)產過(guo)程從本(ben)質上來(lai)(lai)說更像是一個零件組(zu)裝公司(si)，因為ASML公司(si)生(sheng)產光(guang)刻機所需要(yao)(yao)的(de)將(jiang)近(jin)90%的(de)部件是從世(shi)界(jie)各地采(cai)購，其在世(shi)界(jie)上擁有超(chao)過(guo)五千家供應商。

換(huan)句話說(shuo)，ASML公司之所以能(neng)夠在(zai)光刻(ke)機制造技(ji)術上(shang)打敗(bai)尼康以及佳能(neng)等其他光刻(ke)機生(sheng)產對手，從而在(zai)全球光刻(ke)機制造和銷售市場上(shang)占據領先地位，一(yi)個(ge)重要(yao)原因就是強大的(de)組裝技(ji)術。

一(yi)家強大的(de)(de)(de)光刻(ke)機(ji)組(zu)裝企業需要具(ju)有各(ge)種(zhong)(zhong)嫻(xian)熟的(de)(de)(de)技術(shu)工人(ren)和各(ge)種(zhong)(zhong)組(zu)裝方面的(de)(de)(de)知識產權(quan)，從而(er)能夠清楚(chu)明白(bai)各(ge)種(zhong)(zhong)精密(mi)元件如何組(zu)裝，進而(er)通過他們嫻(xian)熟的(de)(de)(de)操作和系統(tong)的(de)(de)(de)知識來快速和精確的(de)(de)(de)制造一(yi)臺光刻(ke)機(ji)。

我國目前(qian)在(zai)光刻機的技術(shu)(shu)方面，經過近二十年的關鍵技術(shu)(shu)攻克，已經取得長(chang)足發展。

從光刻機(ji)(ji)雙(shuang)工(gong)作臺來(lai)說，中(zhong)國華卓精(jing)科與(yu)清華團隊生產聯合研制(zhi)的(de)(de)雙(shuang)工(gong)作臺已經打破ASML的(de)(de)技術壟(long)斷，至于光刻機(ji)(ji)的(de)(de)同步光源設備和光學鏡頭(tou)的(de)(de)技術也在哈工(gong)大等全(quan)國知名科研機(ji)(ji)構的(de)(de)潛心研究中(zhong)獲得了迅猛發(fa)展。

可以(yi)說，目(mu)前(qian)我國人才、資(zi)(zi)源、資(zi)(zi)金等各(ge)個方(fang)面都(dou)已(yi)具備，未(wei)來我們擁(yong)有(you)屬于(yu)自己的光(guang)刻(ke)機只是時間(jian)問(wen)題(ti)，未(wei)來前(qian)景可期！