一、光刻機是干什么用的
光(guang)刻(ke)(ke)機是用(yong)來(lai)制造芯片(pian)的(de)(de)。光(guang)刻(ke)(ke)機又被稱(cheng)為掩膜對準曝光(guang)機，在芯片(pian)生(sheng)產中用(yong)于光(guang)刻(ke)(ke)工藝，而光(guang)刻(ke)(ke)工藝又是生(sheng)產流程(cheng)中最關鍵的(de)(de)一步，所以光(guang)刻(ke)(ke)機又是芯片(pian)生(sheng)產中不可缺少(shao)的(de)(de)設(she)備。
光刻(ke)機決定了芯(xin)片的精密(mi)尺寸(cun)，設(she)計(ji)師設(she)計(ji)好芯(xin)片線(xian)路，再通(tong)過光刻(ke)機將線(xian)路刻(ke)在芯(xin)片上，其尺度(du)通(tong)常在微(wei)米(mi)級以上。
光刻機是(shi)芯片(pian)生產中最(zui)昂貴也是(shi)技(ji)術難度最(zui)大的(de)設備，因為其決定了一塊芯片(pian)的(de)整體(ti)框(kuang)架(jia)與功能(neng)。
其實生產(chan)高精度芯片并不(bu)難，只是生產(chan)速(su)度太慢(man)，而光刻機能(neng)快速(su)生產(chan)高精度的芯片，所以很重(zhong)要。
二、光刻機的工作原理
利用(yong)光(guang)(guang)刻(ke)機發出的(de)(de)(de)光(guang)(guang)通過(guo)具(ju)有(you)(you)圖形的(de)(de)(de)光(guang)(guang)罩(zhao)對涂有(you)(you)光(guang)(guang)刻(ke)膠的(de)(de)(de)薄(bo)片(pian)(pian)(pian)(pian)曝光(guang)(guang)，光(guang)(guang)刻(ke)膠見光(guang)(guang)后會發生性質變化，從而(er)使光(guang)(guang)罩(zhao)上(shang)得(de)圖形復印到薄(bo)片(pian)(pian)(pian)(pian)上(shang)，從而(er)使薄(bo)片(pian)(pian)(pian)(pian)具(ju)有(you)(you)電(dian)(dian)子線(xian)路圖的(de)(de)(de)作用(yong)。這就是(shi)光(guang)(guang)刻(ke)的(de)(de)(de)作用(yong)，類似照(zhao)相機照(zhao)相。照(zhao)相機拍攝的(de)(de)(de)照(zhao)片(pian)(pian)(pian)(pian)是(shi)印在底片(pian)(pian)(pian)(pian)上(shang)，而(er)光(guang)(guang)刻(ke)刻(ke)的(de)(de)(de)不(bu)是(shi)照(zhao)片(pian)(pian)(pian)(pian)，而(er)是(shi)電(dian)(dian)路圖和其他電(dian)(dian)子元件(jian)。
簡單點來說(shuo)，光(guang)刻機就(jiu)是(shi)放(fang)大的單反，光(guang)刻機就(jiu)是(shi)將光(guang)罩(zhao)上(shang)的設計(ji)好集(ji)成(cheng)電路圖形(xing)通過光(guang)線的曝光(guang)印到光(guang)感材料(liao)上(shang)，形(xing)成(cheng)圖形(xing)。
三、光刻機的性能指標
光(guang)刻機的主要性(xing)能指標有：支持基片的尺寸范圍，分辨率、對(dui)準精度、曝光(guang)方(fang)式、光(guang)源波長、光(guang)強均(jun)勻(yun)性(xing)、生產效率等(deng)。
分辨(bian)率是對光刻(ke)工(gong)藝(yi)加工(gong)可以(yi)達到的最(zui)細線條精度的一種(zhong)描述方式(shi)。光刻(ke)的分辨(bian)率受受光源衍射的限制，所以(yi)與(yu)光源、光刻(ke)系(xi)統(tong)、光刻(ke)膠和(he)工(gong)藝(yi)等各方面的限制。
對準精度是(shi)在多層(ceng)曝光時層(ceng)間圖案的定(ding)位精度。
曝光方式分為接觸接近式、投影(ying)式和直(zhi)寫(xie)式。
曝光(guang)光(guang)源波長(chang)分(fen)(fen)為紫外(wai)、深(shen)紫外(wai)和(he)極(ji)紫外(wai)區域(yu)，光(guang)源有汞燈，準分(fen)(fen)子激光(guang)器等。
四、光刻機制造需要哪些技術
光刻機的(de)制(zhi)造體系非常復雜，有兩(liang)點至關重(zhong)要，即精密零部件和組裝技術。
1、精密零部件
一(yi)臺(tai)光刻機的(de)制造(zao)需要數萬(wan)個精密零(ling)部件(jian)。通(tong)常來說，一(yi)臺(tai)光刻機的(de)制造(zao)需要大約(yue)八萬(wan)個精密零(ling)件(jian)，而目前(qian)世(shi)界上最(zui)為(wei)先進的(de)極(ji)紫(zi)外EUV光刻機所需要的(de)制造(zao)零(ling)件(jian)更是高達十萬(wan)余(yu)個。
一套(tao)完整的光刻機包(bao)括多個組成系(xi)(xi)(xi)(xi)統，主要包(bao)括曝光系(xi)(xi)(xi)(xi)統、自動(dong)對(dui)準(zhun)系(xi)(xi)(xi)(xi)統、整機軟件(jian)系(xi)(xi)(xi)(xi)統等。其中(zhong)，曝光系(xi)(xi)(xi)(xi)統更是包(bao)含了照明系(xi)(xi)(xi)(xi)統和投影物鏡。
在組成光(guang)科技的所有核(he)(he)(he)心(xin)(xin)精密零件中，光(guang)學(xue)鏡頭、光(guang)學(xue)光(guang)源、雙工作臺又可以(yi)說是核(he)(he)(he)心(xin)(xin)中的核(he)(he)(he)心(xin)(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)要的重(zhong)要性。而世(shi)界(jie)上最為(wei)先進(jin)的EUV極紫外光刻機唯(wei)一可以使用的鏡頭就是由(you)蔡司(si)公司(si)生產(chan)的鏡頭。
光(guang)(guang)刻機(ji)(ji)的(de)(de)(de)光(guang)(guang)學光(guang)(guang)源(yuan)所包含的(de)(de)(de)光(guang)(guang)源(yuan)波長是(shi)決定(ding)(ding)光(guang)(guang)刻機(ji)(ji)工業能(neng)力的(de)(de)(de)重要(yao)部分。需(xu)要(yao)特別注意的(de)(de)(de)是(shi)，光(guang)(guang)刻機(ji)(ji)所需(xu)要(yao)的(de)(de)(de)光(guang)(guang)源(yuan)，必須(xu)具備體積小(xiao)、功率高以及穩定(ding)(ding)的(de)(de)(de)幾個(ge)特點(dian)。
比如說極紫外EUV光(guang)刻(ke)機所使(shi)用的(de)光(guang)源波長是(shi)僅(jin)(jin)僅(jin)(jin)只有13.5納(na)米的(de)極紫外光(guang)，其(qi)所使(shi)用的(de)光(guang)學系統極為復雜。
光(guang)刻(ke)機中所需要的(de)(de)工(gong)作臺(tai)系(xi)能(neng)夠(gou)影響光(guang)刻(ke)機運(yun)行過程中的(de)(de)精(jing)度和產效，含有的(de)(de)綜合技術難(nan)度非常(chang)高。因(yin)為這種工(gong)作臺(tai)中具(ju)有承載硅片(pian)來能(neng)夠(gou)完成(cheng)光(guang)刻(ke)機運(yun)行過程中的(de)(de)一系(xi)列超精(jing)密(mi)的(de)(de)運(yun)動系(xi)統，其中包(bao)括上下片(pian)、對(dui)準、景圓面(mian)型測量、曝(pu)光(guang)等等。
2、組裝技術
一臺(tai)光刻(ke)機不僅需要精密的零件(jian)，這些零件(jian)的組裝(zhuang)技術也至關重(zhong)要。
當(dang)所(suo)有(you)零(ling)件都(dou)準備就緒(xu)之后，接(jie)下來的組裝過程(cheng)將(jiang)直接(jie)影響一(yi)個(ge)光刻機的運行效能。現在光刻機主(zhu)要生產(chan)商荷(he)蘭(lan)ASML公司(si)（中文譯名(ming)：阿(a)斯麥爾(er)）的生產(chan)過程(cheng)從本質上來說更像(xiang)是一(yi)個(ge)零(ling)件組裝公司(si)，因為(wei)ASML公司(si)生產(chan)光刻機所(suo)需要的將(jiang)近90%的部(bu)件是從世界各(ge)地(di)采購，其在世界上擁(yong)有(you)超過五千家(jia)供應商。
換句話說，ASML公司之所以能夠(gou)在(zai)光刻機(ji)制造技術(shu)上(shang)打敗尼康以及佳能等其(qi)他光刻機(ji)生產(chan)對手，從而在(zai)全球光刻機(ji)制造和(he)銷(xiao)售市場(chang)上(shang)占據領(ling)先地(di)位，一個重要原因就是強大的組(zu)裝技術(shu)。
一(yi)家強大的(de)光刻機(ji)組裝企業(ye)需要具有各種嫻(xian)熟的(de)技術工人和(he)各種組裝方面的(de)知識(shi)(shi)產權(quan)，從而(er)能(neng)夠(gou)清(qing)楚明白各種精密(mi)元件如何組裝，進而(er)通過他們嫻(xian)熟的(de)操(cao)作和(he)系統的(de)知識(shi)(shi)來(lai)快速和(he)精確的(de)制造一(yi)臺光刻機(ji)。
我國目前在光刻機(ji)的技(ji)(ji)術方面，經(jing)過(guo)近二十(shi)年(nian)的關鍵(jian)技(ji)(ji)術攻克，已(yi)經(jing)取得長足(zu)發(fa)展。
從(cong)光(guang)刻機雙(shuang)工作臺(tai)(tai)來說，中國華卓精科(ke)與清華團(tuan)隊生產聯(lian)合研(yan)制的(de)雙(shuang)工作臺(tai)(tai)已經打破ASML的(de)技術(shu)壟(long)斷(duan)，至(zhi)于(yu)光(guang)刻機的(de)同步光(guang)源設備和(he)光(guang)學鏡頭的(de)技術(shu)也(ye)在哈(ha)工大等全(quan)國知名科(ke)研(yan)機構的(de)潛心研(yan)究中獲得(de)了迅猛(meng)發展。
可(ke)以說，目前我國人才、資(zi)源(yuan)、資(zi)金等各個方(fang)面(mian)都(dou)已具備，未來(lai)我們擁有屬(shu)于自己的光(guang)刻機(ji)只是時間問題，未來(lai)前景可(ke)期！
