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一、光刻機是干什么用的

光(guang)刻(ke)(ke)(ke)機是(shi)用來制造芯片的。光(guang)刻(ke)(ke)(ke)機又被(bei)稱為掩膜對準曝光(guang)機，在(zai)芯片生(sheng)產(chan)中用于光(guang)刻(ke)(ke)(ke)工藝，而光(guang)刻(ke)(ke)(ke)工藝又是(shi)生(sheng)產(chan)流(liu)程中最(zui)關鍵的一步，所(suo)以光(guang)刻(ke)(ke)(ke)機又是(shi)芯片生(sheng)產(chan)中不可缺(que)少的設備(bei)。

光刻機(ji)決定了(le)芯片(pian)(pian)的精密尺寸(cun)，設計師設計好芯片(pian)(pian)線路，再通過(guo)光刻機(ji)將線路刻在(zai)芯片(pian)(pian)上，其尺度通常在(zai)微(wei)米(mi)級以(yi)上。

光刻機是芯(xin)片生產中最昂貴也是技術難度最大的設(she)備，因為其(qi)決定了(le)一塊芯(xin)片的整體框架與功能。

其實生產(chan)(chan)高精(jing)度芯片并不難，只是生產(chan)(chan)速度太慢(man)，而光刻機能快速生產(chan)(chan)高精(jing)度的芯片，所以很重要(yao)。

二、光刻機的工作原理

利(li)用(yong)光(guang)刻(ke)(ke)(ke)機(ji)發(fa)出的(de)(de)光(guang)通過(guo)具(ju)有(you)圖形的(de)(de)光(guang)罩對涂(tu)有(you)光(guang)刻(ke)(ke)(ke)膠的(de)(de)薄片(pian)曝光(guang)，光(guang)刻(ke)(ke)(ke)膠見光(guang)后會發(fa)生性(xing)質變化，從而(er)使光(guang)罩上得圖形復印(yin)到薄片(pian)上，從而(er)使薄片(pian)具(ju)有(you)電(dian)子(zi)線路(lu)圖的(de)(de)作用(yong)。這就(jiu)是(shi)光(guang)刻(ke)(ke)(ke)的(de)(de)作用(yong)，類(lei)似照相機(ji)照相。照相機(ji)拍(pai)攝的(de)(de)照片(pian)是(shi)印(yin)在底片(pian)上，而(er)光(guang)刻(ke)(ke)(ke)刻(ke)(ke)(ke)的(de)(de)不(bu)是(shi)照片(pian)，而(er)是(shi)電(dian)路(lu)圖和其(qi)他電(dian)子(zi)元(yuan)件(jian)。

簡單點來說，光刻機就是放大的單反，光刻機就是將光罩上的設計好(hao)集成電路圖形(xing)(xing)通過光線的曝光印到光感材料上，形(xing)(xing)成圖形(xing)(xing)。

三、光刻機的性能指標

光刻機的主(zhu)要性能指標(biao)有：支持基片的尺寸范圍，分(fen)辨(bian)率(lv)、對準精度、曝光方式、光源波長、光強均勻性、生(sheng)產(chan)效率(lv)等。

分(fen)辨率是對光(guang)(guang)(guang)刻(ke)工(gong)(gong)藝加(jia)工(gong)(gong)可(ke)以達到(dao)的(de)最細(xi)線(xian)條精度的(de)一種描(miao)述方(fang)式。光(guang)(guang)(guang)刻(ke)的(de)分(fen)辨率受受光(guang)(guang)(guang)源衍射的(de)限制，所以與(yu)光(guang)(guang)(guang)源、光(guang)(guang)(guang)刻(ke)系(xi)統、光(guang)(guang)(guang)刻(ke)膠和(he)工(gong)(gong)藝等各方(fang)面的(de)限制。

對準精度(du)(du)是在多(duo)層曝光時層間圖案(an)的定位精度(du)(du)。

曝光方(fang)式(shi)分為接觸接近(jin)式(shi)、投影式(shi)和直寫(xie)式(shi)。

曝光光源波長分為紫外、深(shen)紫外和(he)極紫外區域，光源有汞燈，準分子(zi)激(ji)光器等。

四、光刻機制造需要哪些技術

光刻機的制造(zao)體(ti)系非常(chang)復(fu)雜，有兩點(dian)至關重要，即(ji)精密零(ling)部(bu)件(jian)和組裝技術(shu)。

1、精密零部件

一臺光刻(ke)(ke)機(ji)(ji)的(de)制(zhi)造需要(yao)數萬個精密(mi)零(ling)部(bu)件。通(tong)常(chang)來說，一臺光刻(ke)(ke)機(ji)(ji)的(de)制(zhi)造需要(yao)大約八萬個精密(mi)零(ling)件，而目前世界上最為(wei)先(xian)進的(de)極紫外EUV光刻(ke)(ke)機(ji)(ji)所需要(yao)的(de)制(zhi)造零(ling)件更是(shi)高達(da)十(shi)萬余個。

一套(tao)完整(zheng)的光(guang)刻機包(bao)括多(duo)個組成系(xi)統(tong)，主(zhu)要包(bao)括曝光(guang)系(xi)統(tong)、自動對準系(xi)統(tong)、整(zheng)機軟件(jian)系(xi)統(tong)等。其(qi)中，曝光(guang)系(xi)統(tong)更(geng)是(shi)包(bao)含了照(zhao)明系(xi)統(tong)和投影物(wu)鏡。

在組(zu)成(cheng)光(guang)科技的所有核(he)心(xin)精密零(ling)件(jian)中(zhong)，光(guang)學鏡頭、光(guang)學光(guang)源、雙工作臺又可以(yi)說是核(he)心(xin)中(zhong)的核(he)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重(zhong)要的(de)(de)(de)(de)重(zhong)要性。而世界(jie)上最(zui)為先(xian)進的(de)(de)(de)(de)EUV極紫(zi)外光刻機唯一可以(yi)使用(yong)的(de)(de)(de)(de)鏡頭(tou)就是由(you)蔡(cai)司公司生產的(de)(de)(de)(de)鏡頭(tou)。

光(guang)(guang)刻機(ji)(ji)的光(guang)(guang)學光(guang)(guang)源所包含(han)的光(guang)(guang)源波(bo)長是決(jue)定光(guang)(guang)刻機(ji)(ji)工(gong)業能力(li)的重要部分。需要特(te)別(bie)注意(yi)的是，光(guang)(guang)刻機(ji)(ji)所需要的光(guang)(guang)源，必須具備體積(ji)小、功(gong)率高以及穩定的幾(ji)個特(te)點(dian)。

比如說極紫(zi)外(wai)(wai)EUV光刻機所使用的(de)光源(yuan)波長是僅僅只有13.5納(na)米(mi)的(de)極紫(zi)外(wai)(wai)光，其所使用的(de)光學系統極為復雜(za)。

光刻(ke)機中(zhong)(zhong)所需要的(de)(de)(de)工(gong)作臺系能夠影響光刻(ke)機運(yun)行過程中(zhong)(zhong)的(de)(de)(de)精度和產效，含有(you)的(de)(de)(de)綜合技術(shu)難度非常高。因為這種工(gong)作臺中(zhong)(zhong)具有(you)承(cheng)載(zai)硅片(pian)來能夠完成(cheng)光刻(ke)機運(yun)行過程中(zhong)(zhong)的(de)(de)(de)一(yi)系列超精密的(de)(de)(de)運(yun)動系統，其中(zhong)(zhong)包括(kuo)上下(xia)片(pian)、對準、景圓面型測量(liang)、曝光等(deng)等(deng)。

2、組裝技術

一臺(tai)光(guang)刻(ke)機不僅需要精密的(de)零件(jian)，這些零件(jian)的(de)組裝(zhuang)技術也(ye)至關重要。

當所有零件(jian)都準備就緒之后(hou)，接下來的(de)組(zu)裝(zhuang)過(guo)(guo)程將直(zhi)接影響一(yi)個(ge)光刻(ke)(ke)機的(de)運(yun)行效(xiao)能。現在光刻(ke)(ke)機主要(yao)生產(chan)商(shang)荷蘭ASML公司（中文譯名：阿(a)斯麥爾）的(de)生產(chan)過(guo)(guo)程從(cong)本質上來說更像是(shi)一(yi)個(ge)零件(jian)組(zu)裝(zhuang)公司，因為ASML公司生產(chan)光刻(ke)(ke)機所需要(yao)的(de)將近(jin)90%的(de)部(bu)件(jian)是(shi)從(cong)世(shi)界(jie)(jie)各(ge)地(di)采購，其在世(shi)界(jie)(jie)上擁有超過(guo)(guo)五千家供(gong)應(ying)商(shang)。

換(huan)句(ju)話說，ASML公司之所以(yi)能夠(gou)在光(guang)(guang)刻(ke)機(ji)(ji)制(zhi)造(zao)技術上(shang)(shang)打敗(bai)尼康以(yi)及佳能等其他光(guang)(guang)刻(ke)機(ji)(ji)生產(chan)對手，從而在全球光(guang)(guang)刻(ke)機(ji)(ji)制(zhi)造(zao)和(he)銷售市(shi)場上(shang)(shang)占(zhan)據(ju)領先地位，一個重要(yao)原因就是(shi)強大的(de)組裝技術。

一(yi)家(jia)強(qiang)大的(de)(de)光刻(ke)機(ji)組(zu)(zu)裝企業需(xu)要具有各(ge)種嫻(xian)熟的(de)(de)技術工人(ren)和(he)各(ge)種組(zu)(zu)裝方面的(de)(de)知識產權，從而能夠清楚明白各(ge)種精(jing)密(mi)元件如(ru)何組(zu)(zu)裝，進(jin)而通過他(ta)們嫻(xian)熟的(de)(de)操作和(he)系統的(de)(de)知識來(lai)快速和(he)精(jing)確(que)的(de)(de)制造一(yi)臺光刻(ke)機(ji)。

我國(guo)目前在光刻機的技(ji)術方(fang)面(mian)，經過近(jin)二十年的關鍵技(ji)術攻(gong)克(ke)，已經取得長足發展。

從光刻(ke)(ke)機(ji)雙工(gong)(gong)作臺(tai)來(lai)說，中國華卓精科(ke)與清華團隊生產聯合研制的(de)雙工(gong)(gong)作臺(tai)已經打(da)破(po)ASML的(de)技術(shu)壟斷(duan)，至(zhi)于光刻(ke)(ke)機(ji)的(de)同步光源設備和(he)光學鏡頭的(de)技術(shu)也在哈工(gong)(gong)大等全國知名(ming)科(ke)研機(ji)構的(de)潛(qian)心研究(jiu)中獲得了迅猛發展。

可以說，目前(qian)我(wo)國人才、資源(yuan)、資金等各(ge)個(ge)方面(mian)都已具備，未(wei)來(lai)我(wo)們擁(yong)有屬于自己的光刻機只是時間問題，未(wei)來(lai)前(qian)景可期！