光刻机是制造芯片最重要的设备之一,一台价值一个亿,一般的光刻工艺要经历硅片表面清洗烘干、涂底、旋涂光刻胶、软烘、对准曝光、后烘、显影、硬烘、刻蚀等工序。在制作硅芯片的时候,光刻机主要是把硅片表面匀胶将掩模版上的图形转移光刻胶上的过程将器件或电路结构临时“复制”到硅片上,形成有电路图的硅晶圆,然后拿去切割成硅芯片。

光刻机的原理是什么?
光刻机这种设备是如何工作的呢?在加工芯片的过程中,光刻机通过一系列的光源能量、形状控制手段,将光束透射过画着线路图的掩模,经物镜补偿各种光学误差,将线路图成比例缩小后映射到硅片上,然后使用化学方法显影,得到刻在硅片上的电路图。如果客户选择光刻机,需要看它什么参数,光刻机的主要性能指标有支持基片的尺寸范围,分辨率、对准精度、曝光方式、光源波长、光强均匀性、生产效率等,这也是必备指标。
除了这些技术参数,一个重要的东西必须提到,那就是光源,不然怎么叫光刻机呢!
紫外光源是光刻机的核心部件之一,通常光刻机采用四种光源,按照波长,可见光、紫外光、深紫外光和极紫外光,极紫外光是7nm甚至5nm芯片制造常用的光源。
光刻机有哪些玩家?
目前市面上的光刻机基本是美国、日本和欧洲生产的,应用材料、ASML、尼康和佳能等。中国的上海微电子设备公司也生产光刻机,但是落后主流厂商好几代。通常一台光刻机价格昂贵,几亿美金是常态。
最难的光刻机是高端光刻机,这个产品堪称现代光学工业之花,基本是荷兰ASML垄断,市场份额达到7成。尼康和佳能因为有出色的光技术,也能出口大量的光刻机设备。中国的SMEE已研制出具有自主知识产权的投影式中端光刻机。7nm和14nm光刻机基本是欧美的专属市场。
目前,常见的光刻机有三种,接触式、接近式和投影式,各有优缺点,针对不同客户和场景,选择不同光刻机,三种并存是主流形态。