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一、光刻機是干什么用的

光(guang)(guang)刻(ke)(ke)機(ji)是(shi)用來(lai)制造(zao)芯(xin)片的。光(guang)(guang)刻(ke)(ke)機(ji)又被稱為掩膜對(dui)準曝(pu)光(guang)(guang)機(ji)，在芯(xin)片生(sheng)(sheng)產中用于光(guang)(guang)刻(ke)(ke)工(gong)藝，而光(guang)(guang)刻(ke)(ke)工(gong)藝又是(shi)生(sheng)(sheng)產流程(cheng)中最關鍵的一步(bu)，所(suo)以光(guang)(guang)刻(ke)(ke)機(ji)又是(shi)芯(xin)片生(sheng)(sheng)產中不可缺少的設備。

光刻機決定了芯(xin)片的精密尺(chi)寸，設計(ji)師(shi)設計(ji)好(hao)芯(xin)片線(xian)路，再通(tong)過光刻機將線(xian)路刻在芯(xin)片上，其尺(chi)度通(tong)常(chang)在微米級(ji)以上。

光刻機(ji)是芯片生產中最(zui)昂貴也(ye)是技術難(nan)度最(zui)大的設備，因為(wei)其決(jue)定了一(yi)塊芯片的整(zheng)體框架與功(gong)能(neng)。

其(qi)實(shi)生產(chan)高(gao)精(jing)度芯片(pian)并不(bu)難，只是生產(chan)速(su)度太慢，而光刻機能快速(su)生產(chan)高(gao)精(jing)度的芯片(pian)，所以(yi)很(hen)重要。

二、光刻機的工作原理

利用(yong)光(guang)(guang)刻(ke)機發出的(de)(de)光(guang)(guang)通過具有圖形(xing)的(de)(de)光(guang)(guang)罩對涂有光(guang)(guang)刻(ke)膠(jiao)的(de)(de)薄片(pian)曝光(guang)(guang)，光(guang)(guang)刻(ke)膠(jiao)見光(guang)(guang)后會(hui)發生性質變化，從而使光(guang)(guang)罩上(shang)得圖形(xing)復(fu)印到(dao)薄片(pian)上(shang)，從而使薄片(pian)具有電子(zi)線路(lu)圖的(de)(de)作(zuo)用(yong)。這就是(shi)(shi)光(guang)(guang)刻(ke)的(de)(de)作(zuo)用(yong)，類(lei)似(si)照(zhao)相(xiang)機照(zhao)相(xiang)。照(zhao)相(xiang)機拍攝的(de)(de)照(zhao)片(pian)是(shi)(shi)印在底片(pian)上(shang)，而光(guang)(guang)刻(ke)刻(ke)的(de)(de)不(bu)是(shi)(shi)照(zhao)片(pian)，而是(shi)(shi)電路(lu)圖和其他(ta)電子(zi)元件。

簡(jian)單點來說(shuo)，光(guang)刻機就是(shi)(shi)放(fang)大的(de)單反，光(guang)刻機就是(shi)(shi)將光(guang)罩上的(de)設計(ji)好(hao)集成(cheng)電路圖形通過光(guang)線的(de)曝(pu)光(guang)印(yin)到光(guang)感材(cai)料上，形成(cheng)圖形。

三、光刻機的性能指標

光(guang)(guang)刻機的主(zhu)要性(xing)能指標有：支持基片(pian)的尺(chi)寸范圍，分(fen)辨率(lv)、對準精度、曝(pu)光(guang)(guang)方式、光(guang)(guang)源波長、光(guang)(guang)強均勻性(xing)、生產效(xiao)率(lv)等。

分辨率(lv)是(shi)對光(guang)刻(ke)工藝加工可(ke)以達到的(de)最細線條(tiao)精度的(de)一種描(miao)述方式。光(guang)刻(ke)的(de)分辨率(lv)受(shou)受(shou)光(guang)源衍射的(de)限制，所(suo)以與光(guang)源、光(guang)刻(ke)系統、光(guang)刻(ke)膠(jiao)和工藝等各方面的(de)限制。

對準精(jing)度是在多層(ceng)(ceng)曝光時層(ceng)(ceng)間圖案的定位(wei)精(jing)度。

曝(pu)光方(fang)式(shi)分(fen)為接觸接近式(shi)、投影式(shi)和直寫式(shi)。

曝光光源波(bo)長分為紫(zi)(zi)(zi)外(wai)、深紫(zi)(zi)(zi)外(wai)和(he)極紫(zi)(zi)(zi)外(wai)區(qu)域，光源有(you)汞燈，準分子激光器等。

四、光刻機制造需要哪些技術

光(guang)刻機的制造體系非常復雜，有兩點至關(guan)重要，即精密零部件和組(zu)裝技術(shu)。

1、精密零部件

一(yi)臺(tai)光刻(ke)機的制(zhi)造需(xu)要數萬個(ge)(ge)精(jing)密零部(bu)件(jian)。通常來說，一(yi)臺(tai)光刻(ke)機的制(zhi)造需(xu)要大約八萬個(ge)(ge)精(jing)密零件(jian)，而目前世界上最為先進的極紫外EUV光刻(ke)機所需(xu)要的制(zhi)造零件(jian)更是高達十萬余個(ge)(ge)。

一套完整(zheng)(zheng)的(de)光刻機(ji)包(bao)括多個組成系(xi)統，主要包(bao)括曝光系(xi)統、自動對準系(xi)統、整(zheng)(zheng)機(ji)軟件系(xi)統等。其中(zhong)，曝光系(xi)統更是包(bao)含了照明系(xi)統和投影(ying)物鏡(jing)。

在組成光(guang)科(ke)技的(de)所有核心精(jing)密(mi)零件中，光(guang)學鏡頭、光(guang)學光(guang)源、雙工作臺又可以說是核心中的(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(de)重要性。而(er)世界上最為先進(jin)的(de)EUV極(ji)紫外光(guang)刻機(ji)唯一(yi)可以使用的(de)鏡頭就是(shi)由蔡司(si)公司(si)生(sheng)產的(de)鏡頭。

光刻(ke)機的(de)光學光源(yuan)(yuan)所包含的(de)光源(yuan)(yuan)波長(chang)是決定光刻(ke)機工業能力的(de)重要(yao)(yao)部分(fen)。需要(yao)(yao)特別(bie)注意的(de)是，光刻(ke)機所需要(yao)(yao)的(de)光源(yuan)(yuan)，必須具備體積小、功率高以及穩定的(de)幾(ji)個特點。

比如說極紫(zi)外EUV光(guang)刻機所(suo)使用的(de)光(guang)源波(bo)長是僅(jin)僅(jin)只(zhi)有13.5納米的(de)極紫(zi)外光(guang)，其所(suo)使用的(de)光(guang)學系統極為(wei)復雜。

光刻機(ji)中(zhong)所(suo)需(xu)要的工作(zuo)臺系能夠(gou)(gou)影響(xiang)光刻機(ji)運行(xing)過(guo)程中(zhong)的精度和產效，含有的綜合技術難度非常(chang)高(gao)。因為這種工作(zuo)臺中(zhong)具有承載(zai)硅片來(lai)能夠(gou)(gou)完成光刻機(ji)運行(xing)過(guo)程中(zhong)的一系列超精密的運動系統(tong)，其中(zhong)包括上下片、對(dui)準、景圓面(mian)型測量、曝(pu)光等等。

2、組裝技術

一臺光刻機不僅需要精(jing)密的零(ling)件(jian)，這些零(ling)件(jian)的組裝技術也至關重(zhong)要。

當(dang)所有零件(jian)都準(zhun)備就緒(xu)之后，接下來的(de)(de)組裝(zhuang)過程將(jiang)直接影(ying)響一個(ge)光(guang)(guang)刻(ke)機(ji)的(de)(de)運行效能。現在(zai)光(guang)(guang)刻(ke)機(ji)主要生產商荷蘭ASML公司(si)（中文譯名：阿斯麥爾）的(de)(de)生產過程從本質上來說更像是一個(ge)零件(jian)組裝(zhuang)公司(si)，因為(wei)ASML公司(si)生產光(guang)(guang)刻(ke)機(ji)所需要的(de)(de)將(jiang)近90%的(de)(de)部件(jian)是從世界(jie)各地采購(gou)，其在(zai)世界(jie)上擁(yong)有超過五千家供應商。

換(huan)句話(hua)說，ASML公司之所以能(neng)夠在光刻機(ji)制(zhi)造技術上打(da)敗(bai)尼康(kang)以及(ji)佳能(neng)等(deng)其他光刻機(ji)生產對手(shou)，從而在全球光刻機(ji)制(zhi)造和銷(xiao)售市(shi)場上占據領(ling)先地位，一個重要原因就是強大的組裝技術。

一(yi)家強大的(de)光刻機組(zu)裝企業需要具有各種嫻熟的(de)技術工(gong)人(ren)和各種組(zu)裝方面的(de)知(zhi)識產權，從而能夠清楚明白各種精密元件如(ru)何組(zu)裝，進而通過他們(men)嫻熟的(de)操(cao)作和系統的(de)知(zhi)識來快(kuai)速和精確的(de)制造(zao)一(yi)臺光刻機。

我國(guo)目前(qian)在光刻機的技(ji)術方面，經過近二十年的關鍵技(ji)術攻克，已(yi)經取得(de)長足(zu)發展。

從(cong)光(guang)刻機雙工作(zuo)臺來說(shuo)，中國華(hua)卓精科與(yu)清(qing)華(hua)團隊生產聯合研制的(de)雙工作(zuo)臺已經(jing)打破ASML的(de)技(ji)術壟斷，至(zhi)于(yu)光(guang)刻機的(de)同步光(guang)源設(she)備和光(guang)學鏡頭(tou)的(de)技(ji)術也在(zai)哈(ha)工大等全(quan)國知名科研機構的(de)潛心研究中獲得了迅猛發展。

可以說，目前(qian)我國人(ren)才、資(zi)源(yuan)、資(zi)金等各個(ge)方面(mian)都已具備，未來(lai)我們擁有(you)屬于自己的(de)光刻(ke)機只是時間問題，未來(lai)前(qian)景可期！