本文介紹了光刻機在芯片制造中的角色和地位，并介紹了光刻機的工作原理和分類。

光刻機：芯片制造的關鍵角色

光刻機在芯片制造中占據著至關重要的地位，被譽為芯片制造的核心設備，是半導體產業皇冠上的明珠。芯片的加工過程對精度要求極高，光刻機通過一系列復雜的技術手段，將光束透射過畫著線路圖的掩模，經物鏡補償各種光學誤差，將線路圖成比例縮小后映射到硅片上，然后使用化學方法顯影，得到刻在硅片上的電路圖。越復雜的芯片，線路圖的層數越多，就需要更精密的光刻機。 從成本上看，在整個集成電路的制造過程中，光刻一般會耗費總成本的 30%，耗費時間約占整個硅片工藝的 40%-60%。光刻機的制造和維護需要高度的光學和電子工業基礎，能夠掌握這項技術的廠商寥寥無幾。

光刻機的工作原理

光刻技術的基礎：

光刻技術在整個芯片制造工藝中起著舉足輕重的作用。光刻技術就如同芯片制造的基石，沒有它，芯片的生產將無從談起。 光刻技術主要通過光復印和刻蝕工藝將芯片設計圖案印進晶圓。光復印工藝是經曝光系統將預制在掩模版上的器件或電路圖形按所要求的位置，精確傳遞到預涂在晶片表面或介質層上的光致抗蝕劑薄層上。而刻蝕工藝則利用化學或物理方法，將抗蝕劑薄層未掩蔽的晶片表面或介質層除去，從而在晶片表面或介質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進行，例如大規模集成電路要經過約 10 次光刻才能完成各層圖形的全部傳遞。

具體工作流程：

光刻的工作流程十分復雜且精細。首先是硅片表面清洗烘干，確保硅片表面的潔凈度，為后續的工藝步驟奠定基礎。接著進行涂底，為旋涂光刻膠做準備。然后，在硅片上旋涂光刻膠，光刻膠有正性和負性之分，其作用是在后續的曝光過程中，通過光的照射使光刻膠的成分發生化學反應，從而形成所需的電路圖形。 軟烘環節可以使光刻膠中的溶劑揮發一部分，增強光刻膠與硅片的附著力。之后進行對準曝光，這一步要求極高的精度，將掩模版上的電路圖形精確地投影到涂有光刻膠的硅片上。后烘進一步固化光刻膠，提高其穩定性。顯影過程中，被光照到的地方光刻膠會被溶解，沒有光照到的地方光刻膠保留下來，從而在光刻膠上刻蝕出所需圖形。硬烘則是為了增強光刻膠的抗刻蝕能力。最后進行激光刻蝕，將光刻膠上的圖形轉移到硅片上。 對于復雜的芯片，由于線路圖的層數更多，需要更精密的曝光控制過程。現在先進的芯片有 30 多層，每一層的光刻都需要與其前一層進行精準的對齊，以保證上下層薄膜圖案的相對位置與設計位置相吻合。這就要求光刻機在每一次光刻過程中，都要嚴格控制各種參數，確保精度和穩定性。

光刻機的種類

光刻機按照用途可以分為用于生產芯片的光刻機、用于封裝的光刻機和用于 LED 制造領域的投影光刻機。 目前用于生產芯片的光刻機主要分為 EUV 光刻機和 DUV 光刻機。DUV 是深紫外線，EUV 是非常深的紫外線。DUV 使用的是極紫外光，而 EUV 光刻機則采用波長更短的極紫外光，能夠實現更高的分辨率和更小的制程。 用于封裝的光刻機主要應用于高密度異構集成領域，具有高分辨率、高套刻精度和超大曝光視場等特點。 用于 LED 制造領域的投影光刻機主要用于制造 LED 芯片。它通過將特定的圖案投影到 LED 晶圓上，實現對 LED 芯片的制造。 總之，不同用途的光刻機在各自的領域發揮著重要作用。 END