光刻機(jī)(Lithography)是一種常見(jiàn)的微電子制造技術(shù)，用來(lái)在半導(dǎo)體片表面制造電路圖案。光刻機(jī)利用特殊的光學(xué)技術(shù)從導(dǎo)入的制圖數(shù)據(jù)生成微小的圖案，并將它們印制到半導(dǎo)體片上。目前，光刻機(jī)是制造集成電路(IC)和許多其他微型電子元件的首選技術(shù)。

光刻機(jī)的工作原理是通過(guò)將光強(qiáng)集中在一定范圍內(nèi)來(lái)形成圖案。首先，制圖軟件將電路圖案數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，并將其傳輸給光刻機(jī)控制器?？刂破魍ㄟ^(guò)激光和反射鏡，在光刻機(jī)的控制范圍內(nèi)形成一個(gè)凸出的電路圖案。接下來(lái)，光刻機(jī)會(huì)將光線聚焦在半導(dǎo)體片上，然后用光敏樹(shù)脂對(duì)半導(dǎo)體片進(jìn)行光刻。 在這個(gè)過(guò)程中，光線被聚焦為極小的光點(diǎn)，并傳遞給半導(dǎo)體片上的光敏材料。隨著光照作用的持續(xù)，光敏樹(shù)脂在半導(dǎo)體片上形成電路圖案。完成后，光敏樹(shù)脂將經(jīng)過(guò)加熱處理并去除，其余區(qū)域則被保留在半導(dǎo)體片上。這樣，就形成了微小而精確的電路圖案。

現(xiàn)代光刻機(jī)的技術(shù)水平已經(jīng)非常高，能夠?qū)崿F(xiàn)非常小的電路圖案和非常高的分辨率。這些技術(shù)的不斷發(fā)展還可以幫助擴(kuò)大電路板上的功能。然而，因?yàn)閮H適用于制造高精度電路圖案，所以光刻機(jī)通常只在大規(guī)模生產(chǎn)期間使用。 此外，隨著半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的不斷發(fā)展，需要更高的解決方案，例如極紫外光刻(EUV)，這需要更高的能量濃度。

什么是光刻機(jī)?

光刻機(jī)(Mask Aligner) 又名:掩模對(duì)準(zhǔn)曝光機(jī)、曝光系統(tǒng)、光刻系統(tǒng)等。常用的光刻機(jī)是掩膜對(duì)準(zhǔn)光刻，所以叫 Mask Alignment System。

一般的光刻工藝要經(jīng)歷硅片表面清洗烘干、涂底、旋涂光刻膠、軟烘、對(duì)準(zhǔn)曝光、后烘、顯影、硬烘、刻蝕等工序。

Photolithography(光刻) 意思是用光來(lái)制作一個(gè)圖形(工藝);

在硅片表面勻膠，然后將掩模版上的圖形轉(zhuǎn)移光刻膠上的過(guò)程將器件或電路結(jié)構(gòu)臨時(shí)"復(fù)制"到硅片上的過(guò)程。

光刻機(jī)的用途?

①用于生產(chǎn)芯片;

②用于封裝;

③用于LED制造領(lǐng)域;

④用于生產(chǎn)芯片的光刻機(jī)是中國(guó)在半導(dǎo)體設(shè)備制造上的短板，國(guó)內(nèi)晶圓廠所需的高端光刻機(jī)依賴進(jìn)口。

光刻機(jī)的工作原理?

在加工芯片的過(guò)程中，光刻機(jī)通過(guò)一系列的光源能量、形狀控制手段，將光束透射過(guò)畫(huà)著線路圖的掩模，經(jīng)物鏡補(bǔ)償各種光學(xué)誤差，將線路圖成比例縮小后映射到硅片上，然后使用化學(xué)方法顯影，得到刻在硅片上的電路圖。

一般的光刻工藝要經(jīng)歷硅片表面清洗烘干、涂底、旋涂光刻膠、軟烘、對(duì)準(zhǔn)曝光、后烘、顯影、硬烘、激光刻蝕等工序。經(jīng)過(guò)一次光刻的芯片可以繼續(xù)涂膠、曝光。越復(fù)雜的芯片，線路圖的層數(shù)越多，也需要更精密的曝光控制過(guò)程。

光刻機(jī)的結(jié)構(gòu)是怎么樣的呢?

1、測(cè)量臺(tái)、曝光臺(tái)：承載硅片的工作臺(tái)。

2、激光器：光源，光刻機(jī)核心設(shè)備之一。

3、光束矯正器：矯正光束入射方向，讓激光束盡量平行。

4、能量控制器：控制最終照射到硅片上的能量，曝光不足或過(guò)足都會(huì)嚴(yán)重影響成像質(zhì)量。

5、光束形狀設(shè)置：設(shè)置光束為圓型、環(huán)型等不同形狀，不同的光束狀態(tài)有不同的光學(xué)特性。

6、遮光器：在不需要曝光的時(shí)候，阻止光束照射到硅片。

7、能量探測(cè)器：檢測(cè)光束最終入射能量是否符合曝光要求，并反饋給能量控制器進(jìn)行調(diào)整。

8、掩模版：在內(nèi)部刻著線路設(shè)計(jì)圖的玻璃板。

9、掩膜臺(tái)：承載掩模版運(yùn)動(dòng)的設(shè)備，運(yùn)動(dòng)控制精度是nm級(jí)的。

10、物鏡：物鏡用來(lái)補(bǔ)償光學(xué)誤差，并將線路圖等比例縮小。

11、硅片：用硅晶制成的圓片。

12、內(nèi)部封閉框架、減振器：將工作臺(tái)與外部環(huán)境隔離，保持水平，減少外界振動(dòng)干擾，并維持穩(wěn)定的溫度、壓力。

光刻機(jī)是在半導(dǎo)體領(lǐng)域必不可少的設(shè)備，無(wú)論生產(chǎn)制造什么樣的芯片，都脫離不了光刻機(jī)，　如果說(shuō)航空發(fā)動(dòng)機(jī)代表了人類科技領(lǐng)域發(fā)展的頂級(jí)水平,那么光刻機(jī)則是半導(dǎo)體工業(yè)界最為耀眼的明珠，其具有技術(shù)難度最高、單臺(tái)成本最大、決定集成密度等特點(diǎn)。

今天我們就來(lái)了解一下光刻機(jī)。

光刻機(jī)的工作原理在整個(gè)芯片制造工藝中，幾乎每個(gè)工藝的實(shí)施，都離不開(kāi)光刻的技術(shù)。光刻也是制造芯片的最關(guān)鍵技術(shù)，他占芯片制造成本的35%以上。

當(dāng)芯片完成 IC 設(shè)計(jì)后，就要委托晶圓代工廠進(jìn)行芯片制造封裝。

芯片制造中，晶圓必不可少，從二氧化硅(SiO2)礦石，比如石英砂中用一系列化學(xué)和物理冶煉的方法提純出硅棒，然后切割成圓形的單晶硅片，這就是晶圓。

從硅棒上切下的晶圓片

晶圓是制造各式電腦芯片的基礎(chǔ)。我們可以將芯片制造比擬成用積木蓋房子，藉由一層又一層的堆疊，完成自己期望的造型(也就是各式芯片)。然而，如果沒(méi)有良好的地基，蓋出來(lái)的房子就會(huì)歪來(lái)歪去，不合自己所意，為了做出完美的房子，便需要一個(gè)平穩(wěn)的基板。對(duì)芯片制造來(lái)說(shuō)，這個(gè)基板就是晶圓。

光刻技術(shù)是一種精密的微細(xì)加工技術(shù)。常規(guī)光刻技術(shù)是采用波長(zhǎng)為2000～4500埃的紫外光作為圖像信息載體，以光致抗光刻技術(shù)蝕劑為中間(圖像記錄)媒介實(shí)現(xiàn)圖形的變換、轉(zhuǎn)移和處理，最終把圖像信息傳遞到晶片(主要指硅片)或介質(zhì)層上的一種工藝。

光刻技術(shù)就是把芯片制作所需要的線路與功能區(qū)做出來(lái)。簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)芯片設(shè)計(jì)人員設(shè)計(jì)的線路與功能區(qū)“印進(jìn)”晶圓之中，類似照相機(jī)照相。照相機(jī)拍攝的照片是印在底片上，而光刻刻的不是照片，而是電路圖和其他電子元件。

就好像原本一個(gè)空空如也的大腦，通過(guò)光刻技術(shù)把指令放進(jìn)去，那這個(gè)大腦才可以運(yùn)作，而電路圖和其他電子元件就是芯片設(shè)計(jì)人員設(shè)計(jì)的指令。

光刻包括光復(fù)印和刻蝕工藝兩個(gè)主要方面：

光復(fù)印工藝：經(jīng)曝光系統(tǒng)將預(yù)制在掩模版上的器件或電路圖形按所要求的位置，精確傳遞到預(yù)涂在晶片表面或介質(zhì)層上的光致抗蝕劑薄層上。

刻蝕工藝：利用化學(xué)或物理方法，將抗蝕劑薄層未掩蔽的晶片表面或介質(zhì)層除去，從而在晶片表面或介質(zhì)層上獲得與抗蝕劑薄層圖形完全一致的圖形。集成電路各功能層是立體重疊的，因而光刻工藝總是多次反復(fù)進(jìn)行。例如，大規(guī)模集成電路要經(jīng)過(guò)約10次光刻才能完成各層圖形的全部傳遞。

而光復(fù)印技術(shù)就是光刻機(jī)，而刻蝕工藝就是蝕刻機(jī)。

在光刻技術(shù)的原理下，人們制造了光刻機(jī)，光刻機(jī)通過(guò)一系列的光源能量、形狀控制手段，將光束透射過(guò)畫(huà)著線路圖的掩模，經(jīng)物鏡補(bǔ)償各種光學(xué)誤差，將線路圖成比例縮小后映射到晶圓上，不同光刻機(jī)的成像比例不同，有5:1，也有4:1。然后使用化學(xué)方法顯影，得到刻在晶圓上的電路圖(即芯片)。