什么是光刻機(jī)

光刻機(jī)是芯片制造中光刻環(huán)節(jié)的核心設(shè)備， 技術(shù)含量、價(jià)值含量極高。 光刻機(jī)涉及系統(tǒng)集成、精密光學(xué)、精密運(yùn)動(dòng)、精密物料傳輸、高精度微環(huán)境控制等多項(xiàng)先進(jìn)技術(shù)，是所有半導(dǎo)體制造設(shè)備中技術(shù)含量最高的設(shè)備，因此也具備極高的單臺(tái)價(jià)值量。

光刻機(jī)的內(nèi)部組件

激光器：光源，光刻機(jī)核心設(shè)備之一。

光束矯正器：矯正光束入射方向，讓激光束盡量平行。

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

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。

遮光器：在不需要曝光的時(shí)候，阻止光束照射到硅片。

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。

掩模版：一塊在內(nèi)部刻著線路設(shè)計(jì)圖的玻璃板，貴的要數(shù)十萬(wàn)美元。

掩膜臺(tái)：承載掩模版運(yùn)動(dòng)的設(shè)備，運(yùn)動(dòng)控制精度達(dá)到納米級(jí)。

物鏡：物鏡由 20 多塊鏡片組成，主要作用是把掩膜版上的電路圖按比例縮小，再被激光映射的硅片上，并且物鏡還要補(bǔ)償各種光學(xué)誤差。技術(shù)難度就在于物鏡的設(shè)計(jì)難度大，精度的要求高。

量臺(tái)、曝光臺(tái)： 承載硅片的工作臺(tái)， 一般的光刻機(jī)需要先測(cè)量，再曝光，只需一個(gè)工作臺(tái)，ASML 的雙工作臺(tái)光刻機(jī)則可以實(shí)現(xiàn)一片硅片曝光同時(shí)另一片硅片進(jìn)行測(cè)量和對(duì)準(zhǔn)工作，能有效提升工作效率。

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)的分類

光刻機(jī)一般根據(jù)操作的簡(jiǎn)便性分為三種，手動(dòng)、半自動(dòng)、全自動(dòng)

A 手動(dòng)：指的是對(duì)準(zhǔn)的調(diào)節(jié)方式，是通過手調(diào)旋鈕改變它的X軸，Y軸和thita角度來(lái)完成對(duì)準(zhǔn)，對(duì)準(zhǔn)精度可想而知不高了；

B 半自動(dòng)：指的是對(duì)準(zhǔn)可以通過電動(dòng)軸根據(jù)CCD的進(jìn)行定位調(diào)諧；

C 自動(dòng)： 指的是 從基板的上載下載，曝光時(shí)長(zhǎng)和循環(huán)都是通過程序控制，自動(dòng)光刻機(jī)主要是滿足工廠對(duì)于處理量的需要。

光刻機(jī)是干什么用的

就是把芯片制作所需要的線路與功能區(qū)做出來(lái)。利用光刻機(jī)發(fā)出的光通過具有圖形的光罩對(duì)涂有光刻膠的wafer曝光，光刻膠見光后會(huì)發(fā)生性質(zhì)變化，從而使光罩上得圖形復(fù)印到wafer上。

光刻機(jī)可廣泛應(yīng)用于微納流控晶片加工、微納光學(xué)元件、微納光柵、ＮＭＥＭＳ器件等微納結(jié)構(gòu)器件的制備。

光刻機(jī)是芯片制造的核心設(shè)備之一，屬于人類制造的尖端設(shè)備，一臺(tái)超1億美元。

世界最先進(jìn)的光刻機(jī)：EUV NXE 3350B（EUV極紫外線光刻機(jī)），號(hào)稱半導(dǎo)體業(yè)的終極武器，臺(tái)積電、英特爾都寄望，這臺(tái)史上最昂貴的「工具機(jī)」，會(huì)在2017年開始試產(chǎn)的七奈米制程大發(fā)神威，成為主力機(jī)種。

1億美元，單價(jià)超過6億人民幣，還得等，一臺(tái)機(jī)器相當(dāng)于一架飛機(jī)的價(jià)錢，無(wú)它，全世界只有ASML能生產(chǎn)！那么光刻機(jī)為什么這么貴？

EUV半導(dǎo)體業(yè)的終極武器

臺(tái)積電、英特爾都寄望，這臺(tái)史上最昂貴的「工具機(jī)」，會(huì)在2017年開始試產(chǎn)的七奈米制程大發(fā)神威，成為主力機(jī)種。

全球每年生產(chǎn)上百億片的手機(jī)晶片、記憶體，數(shù)十年來(lái)都仰賴程序繁瑣，但原理與沖洗照片類似的曝光顯影制程生產(chǎn)。

其中以投射出電路圖案的微影機(jī)臺(tái)最關(guān)鍵、也最昂貴。過去十多年，全球最先進(jìn)的微影機(jī)，都采用波長(zhǎng)一九三奈米的深紫外光，然而英特爾、臺(tái)積電量產(chǎn)的最先進(jìn)電晶體，大小已細(xì)小到僅有數(shù)十個(gè)奈米。這形同用同一支筆，要寫的字卻愈來(lái)愈小，最后筆尖比要寫的字還粗的窘境。

要接替的「超細(xì)字筆」，技術(shù)源自美國(guó)雷根時(shí)代「星戰(zhàn)計(jì)劃」，波長(zhǎng)僅有十三奈米的EUV；依照該技術(shù)的主要推動(dòng)者英特爾規(guī)劃，2005年就該上陣，量產(chǎn)時(shí)程卻一延再延。

因?yàn)檫@個(gè)技術(shù)實(shí)在太難了。EUV光線的能量、破壞性極高，制程的所有零件、材料，樣樣挑戰(zhàn)人類工藝的極限。例如，因?yàn)榭諝夥肿訒?huì)干擾EUV光線，生產(chǎn)過程得在真空環(huán)境。而且，機(jī)械的動(dòng)作得精確到誤差僅以皮秒（兆分之一秒）計(jì)。

最關(guān)鍵零件之一，由德國(guó)蔡司生產(chǎn)的反射鏡得做到史無(wú)前例的完美無(wú)瑕，瑕疵大小僅能以皮米（奈米的千分之一）計(jì)。

這是什么概念？ASML總裁暨執(zhí)行長(zhǎng)溫彼得（Peter Wennink）接受《天下》獨(dú)家專訪時(shí)解釋，如果反射鏡面積有整個(gè)德國(guó)大，最高的突起處不能高于一公分高。

「滿足這類（瘋狂）的要求，就是我們的日常工作，」兩年前由財(cái)務(wù)長(zhǎng)接任執(zhí)行長(zhǎng)的溫彼得說(shuō)。

因?yàn)镋UV的技術(shù)難度、需要的投資金額太高，另外兩大微影設(shè)備廠──日本的Nikon和佳能，都已放棄開發(fā)。ASML儼然成為半導(dǎo)體業(yè)能否繼續(xù)沖刺下一代先進(jìn)制程，開發(fā)出更省電、運(yùn)算速度更快的電晶體的最后希望。

所以到目前為止能夠生產(chǎn)這種高端光刻機(jī)的廠家就一家，并已經(jīng)占據(jù)了高達(dá)80%的市場(chǎng)份額，壟斷了高端光刻機(jī)市場(chǎng)。

光刻機(jī)的維護(hù)保養(yǎng)

保養(yǎng)勝于維修，日常的保養(yǎng)維護(hù)十分重要，光刻機(jī)的保養(yǎng)方法：

1、每周用壓縮空氣清潔一次各個(gè)冷卻風(fēng)扇。

2、每周較徹底地清潔一次機(jī)床內(nèi)部。

3、定期保養(yǎng)

4、導(dǎo)軌和絲杠每月加一次潤(rùn)滑脂。

5、每半年更換一次主軸冷卻液。