光刻机的技术和主要原理

　光刻机是半导体芯片制造中非常重要的设备，它的主要功能是利用光学成像技术为芯片设计图案“刻写”到硅片上。下面简单介绍一下光刻机的技术和主要原理：

　　一.光刻机的技术介绍

　　1.光刻机是一种利用光学原理制造半导体芯片的设备。它的主要部件包括光源、光学系统、掩模、光刻胶、平台等。掩模上的芯片设计图案通过光学系统投射到光刻胶上，然后通过光刻胶的化学反应制作出芯片设计图案“刻写”到硅片上。

　　2.光刻机的技术也在不断发展，现代光刻机已经有了很高的分辨率、高精度、高速度、高效率等优点。其中很重要的一项技术就是微细加工技术，可以达到纳米级的加工精度，对于制造高性能的半导体芯片非常重要。

　　二.光刻机主要原理

　　1.光刻机的原理是利用光学成像原理和光刻胶的化学反应来设计芯片图案“刻写”到硅片上。

　　2.首先，光源的光线被光学系统调制到满足芯片设计图案的要求，然后投射到掩模上。掩模是一种类似于透镜的器件，上面的图案就是芯片设计图案。通过掩模，光被限制在芯片设计图案所在的位置，从而形成光学图案。

　　3.然后，将光学图案投影到光刻胶上，以在光刻胶表面上形成芯片设计图案的投影。光刻胶是一种特殊的感光材料，当它被紫外线照射时，会发生化学反应，从而设计出芯片“刻写”到硅片上。

　　4.最后，光刻胶经受一系列化学处理，例如显影、蚀刻等，芯片设计图案完全可以“刻写”，从而完成半导体芯片的制造。

　　延伸阅读：

　　光刻机的技术难点在哪里?

　　光刻机的技术难点在于“技术封锁”，一流的光刻机关键设备来自西方发达国家和美国的光栅、德国的镜头、瑞典的轴承、法国阀门等，这些顶级部件是对中国禁运的。所以，ASML曾经说过“即便给你们全套图纸，你们也造不出来”。

　　1.光刻机是“人类智慧集大成”的产物

　　放眼全球，最先进的7nm EUV光刻机只有荷兰的ASML(阿斯麦)可以生产，超过90%我们的零部件都是从国外采购的，整个设备的不同部分同时获得了世界上最先进的技术，所以我们可以在日新月异的芯片制造业中获得竞争优势。

　　顶尖的光刻机聚集了多国的技术支持，是多国共同努力的结果德国为ASML提供了核心光学配件支持，美国为ASML提供了光源和测量设备支持ASML需要做的是实现精确控制。

　　7nm EUV光刻机包含5万多个零件和13个系统，误差分散到13个子系统中，德国蔡司光学设备不准，美国Cymer光源不准，可能会造成很大误差。

　　与德国、瑞典、与美国等一些西方国家相比，中国在芯片制造和超精密机械制造方面并不具备任何优势，没有超精密仪器，自然难以造出顶级设备，无法生产出顶级芯片。关键的是，根据《瓦森纳协定》，这些超级精密仪器被禁运到中国。

　　2.国产光刻机的“差距”

　　目前在光刻机方面领先的厂商是上海微电子装备有限公司(SMEE)，可以稳定生产90nm制程的光刻机，与ASML的7nm制造工艺相比差距较大，而国内晶圆厂所需的高端光刻机完全依赖进口。也正是在SMEE推出90nm工艺光刻机之后，ASML发布了中芯国际的7nm光刻机订单，其中的玄机不难想象。

　　既然国内光刻机和国外差距这么大，能通过采购解决吗?答案很难，有钱买不到。

　　原因1：只有在ASML投资的公司才能获得供应优先权，而英特尔、三星、台积电拥有ASML的大量股份。ASML的高端光刻机产量有限，2018年18台，2019年30台，其中18台由台积电获得，我国的中芯国际1台。

　　原因2：受《瓦森纳协定》限制，瓦塞纳尔协定有33个成员国，中国不再是其中之一，主要目的是防止关键技术和预见泄露出成员国，在半导体领域，受协议限制，在芯片制造、封装、设计等方面，中国一直无法获得国外的最新技术。