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一、光刻機是干什么用的

光(guang)(guang)(guang)(guang)刻機(ji)是(shi)用來制造(zao)芯片(pian)的。光(guang)(guang)(guang)(guang)刻機(ji)又被稱(cheng)為(wei)掩膜對準曝光(guang)(guang)(guang)(guang)機(ji)，在芯片(pian)生(sheng)(sheng)產(chan)中用于(yu)光(guang)(guang)(guang)(guang)刻工(gong)藝(yi)，而光(guang)(guang)(guang)(guang)刻工(gong)藝(yi)又是(shi)生(sheng)(sheng)產(chan)流程中最(zui)關鍵的一步，所以(yi)光(guang)(guang)(guang)(guang)刻機(ji)又是(shi)芯片(pian)生(sheng)(sheng)產(chan)中不可(ke)缺少的設備。

光刻機決定了芯片的精密尺(chi)寸，設(she)計師設(she)計好(hao)芯片線路(lu)，再通(tong)過光刻機將線路(lu)刻在芯片上，其尺(chi)度通(tong)常在微米級以上。

光(guang)刻機是(shi)芯(xin)片生產中(zhong)最(zui)(zui)昂貴也是(shi)技(ji)術難度最(zui)(zui)大(da)的設備(bei)，因為其決定(ding)了一(yi)塊芯(xin)片的整體框架(jia)與功能。

其實生產高精度(du)芯(xin)片(pian)并不難，只是生產速度(du)太慢，而光(guang)刻機能快速生產高精度(du)的芯(xin)片(pian)，所以很重要。

二、光刻機的工作原理

利(li)用(yong)光(guang)(guang)(guang)刻(ke)機(ji)(ji)發出的光(guang)(guang)(guang)通過具有圖(tu)形的光(guang)(guang)(guang)罩(zhao)對(dui)涂有光(guang)(guang)(guang)刻(ke)膠的薄片(pian)曝(pu)光(guang)(guang)(guang)，光(guang)(guang)(guang)刻(ke)膠見(jian)光(guang)(guang)(guang)后會(hui)發生性質變化，從而使光(guang)(guang)(guang)罩(zhao)上得圖(tu)形復印到薄片(pian)上，從而使薄片(pian)具有電(dian)(dian)子(zi)線路(lu)圖(tu)的作用(yong)。這就是光(guang)(guang)(guang)刻(ke)的作用(yong)，類似照相機(ji)(ji)照相。照相機(ji)(ji)拍攝的照片(pian)是印在(zai)底片(pian)上，而光(guang)(guang)(guang)刻(ke)刻(ke)的不是照片(pian)，而是電(dian)(dian)路(lu)圖(tu)和其(qi)他電(dian)(dian)子(zi)元件(jian)。

簡單(dan)點來說，光刻(ke)機就是放(fang)大的(de)單(dan)反，光刻(ke)機就是將光罩上的(de)設計好集成(cheng)電路圖形(xing)通過光線的(de)曝光印到光感材料(liao)上，形(xing)成(cheng)圖形(xing)。

三、光刻機的性能指標

光刻(ke)機(ji)的主要(yao)性能(neng)指標有(you)：支(zhi)持(chi)基片的尺寸范圍(wei)，分辨(bian)率、對準(zhun)精度(du)、曝光方式、光源波長、光強均勻性、生產(chan)效率等。

分(fen)辨率(lv)(lv)是(shi)對光(guang)刻(ke)工藝加工可以達到的(de)(de)最細線條精度的(de)(de)一種描述(shu)方(fang)式(shi)。光(guang)刻(ke)的(de)(de)分(fen)辨率(lv)(lv)受受光(guang)源衍射(she)的(de)(de)限(xian)制，所(suo)以與光(guang)源、光(guang)刻(ke)系統、光(guang)刻(ke)膠和工藝等各方(fang)面(mian)的(de)(de)限(xian)制。

對準精(jing)度是(shi)在多(duo)層曝光時層間圖(tu)案的(de)定位(wei)精(jing)度。

曝(pu)光(guang)方式分為(wei)接觸接近式、投影式和直(zhi)寫式。

曝光(guang)光(guang)源波長分(fen)為紫外、深紫外和(he)極紫外區域，光(guang)源有(you)汞燈，準分(fen)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(fu)雜，有兩(liang)點至關重要(yao)，即精(jing)密零部件和組裝技術(shu)。

1、精密零部件

一臺(tai)(tai)光(guang)刻(ke)機(ji)的(de)(de)制造需(xu)(xu)(xu)要數萬個(ge)精密零部(bu)件。通常來說，一臺(tai)(tai)光(guang)刻(ke)機(ji)的(de)(de)制造需(xu)(xu)(xu)要大約八萬個(ge)精密零件，而目前世界(jie)上最(zui)為先進的(de)(de)極紫外EUV光(guang)刻(ke)機(ji)所需(xu)(xu)(xu)要的(de)(de)制造零件更(geng)是(shi)高達十萬余個(ge)。

一套(tao)完整的光(guang)刻機包(bao)括多個組成系(xi)統(tong)(tong)，主(zhu)要包(bao)括曝光(guang)系(xi)統(tong)(tong)、自動對(dui)準(zhun)系(xi)統(tong)(tong)、整機軟件系(xi)統(tong)(tong)等。其中，曝光(guang)系(xi)統(tong)(tong)更是包(bao)含了照明系(xi)統(tong)(tong)和投影物鏡。

在(zai)組成(cheng)光(guang)(guang)科技(ji)的(de)所(suo)有核心精密零(ling)件中(zhong)，光(guang)(guang)學鏡頭、光(guang)(guang)學光(guang)(guang)源、雙工(gong)作臺又可以說是核心中(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有至關重(zhong)要的(de)重(zhong)要性。而世界上最為(wei)先進(jin)的(de)EUV極紫外光刻機唯一可以使用的(de)鏡頭(tou)就是由蔡(cai)司公(gong)司生(sheng)產(chan)的(de)鏡頭(tou)。

光(guang)刻(ke)機(ji)的(de)光(guang)學光(guang)源所包含的(de)光(guang)源波長是(shi)決(jue)定光(guang)刻(ke)機(ji)工業能力的(de)重(zhong)要部分(fen)。需要特(te)別注(zhu)意的(de)是(shi)，光(guang)刻(ke)機(ji)所需要的(de)光(guang)源，必須具備(bei)體積(ji)小、功率(lv)高以及穩(wen)定的(de)幾個特(te)點。

比如(ru)說(shuo)極(ji)(ji)紫(zi)外(wai)EUV光(guang)(guang)刻機所使用的(de)光(guang)(guang)源波長是僅(jin)僅(jin)只有(you)13.5納(na)米的(de)極(ji)(ji)紫(zi)外(wai)光(guang)(guang)，其(qi)所使用的(de)光(guang)(guang)學系統(tong)極(ji)(ji)為復雜。

光刻(ke)機中(zhong)(zhong)所需要的(de)工(gong)作臺系能夠(gou)影響(xiang)光刻(ke)機運行過程中(zhong)(zhong)的(de)精度(du)和產效，含有(you)(you)的(de)綜合技術難(nan)度(du)非常(chang)高。因為(wei)這(zhe)種(zhong)工(gong)作臺中(zhong)(zhong)具有(you)(you)承(cheng)載硅片來能夠(gou)完成光刻(ke)機運行過程中(zhong)(zhong)的(de)一系列超精密的(de)運動(dong)系統，其中(zhong)(zhong)包括上(shang)下片、對準、景(jing)圓面(mian)型測量、曝(pu)光等等。

2、組裝技術

一臺光(guang)刻機不僅需要(yao)精密(mi)的(de)零件，這些(xie)零件的(de)組裝技(ji)術(shu)也至關(guan)重要(yao)。

當所有零(ling)件都準備就緒之(zhi)后，接下(xia)來的組裝過程將直接影響一(yi)個光(guang)(guang)刻(ke)機的運行效能。現在光(guang)(guang)刻(ke)機主要(yao)生產(chan)商(shang)荷蘭(lan)ASML公(gong)(gong)司（中文(wen)譯名：阿斯(si)麥爾）的生產(chan)過程從本質上來說(shuo)更像是一(yi)個零(ling)件組裝公(gong)(gong)司，因為ASML公(gong)(gong)司生產(chan)光(guang)(guang)刻(ke)機所需(xu)要(yao)的將近90%的部件是從世界各地采購，其在世界上擁有超(chao)過五千家供應商(shang)。

換句(ju)話說，ASML公司之所以能夠(gou)在光(guang)刻(ke)機制(zhi)造技術上(shang)打敗(bai)尼康(kang)以及佳能等其他光(guang)刻(ke)機生產對(dui)手，從而在全(quan)球(qiu)光(guang)刻(ke)機制(zhi)造和銷(xiao)售市場上(shang)占(zhan)據領先地(di)位，一個重要原因(yin)就是強大的組裝技術。

一家(jia)強大的(de)光刻機(ji)組裝企(qi)業需要具有各種嫻熟的(de)技(ji)術(shu)工人和(he)各種組裝方面的(de)知識產權，從而能夠清楚明白各種精密元件如(ru)何組裝，進(jin)而通過他(ta)們嫻熟的(de)操作和(he)系統(tong)的(de)知識來快速和(he)精確的(de)制造(zao)一臺光刻機(ji)。

我(wo)國目前在光(guang)刻機(ji)的(de)技術方(fang)面(mian)，經(jing)過近二十(shi)年的(de)關鍵技術攻克，已經(jing)取得長(chang)足發展(zhan)。

從光(guang)刻機雙(shuang)工作(zuo)臺(tai)來說，中(zhong)國華卓精(jing)科(ke)與(yu)清華團隊生產聯合研制的(de)雙(shuang)工作(zuo)臺(tai)已經(jing)打破(po)ASML的(de)技術壟斷，至于光(guang)刻機的(de)同步光(guang)源設備和光(guang)學鏡頭的(de)技術也在哈工大(da)等全國知(zhi)名科(ke)研機構(gou)的(de)潛(qian)心研究中(zhong)獲得了(le)迅猛發展(zhan)。

可以說，目(mu)前(qian)我(wo)國人才、資源(yuan)、資金等各個方面(mian)都已具(ju)備(bei)，未來(lai)我(wo)們(men)擁有屬于自己的光刻機只是時(shi)間問(wen)題(ti)，未來(lai)前(qian)景可期！