什么是光刻机？它在应用时的基本原理是什么？

光刻机(Lithography)是一种常见的微电子制造技术，用来在半导体片表面制造电路图案。光刻机利用特殊的光学技术从导入的制图数据生成微小的图案，并将它们印制到半导体片上。目前，光刻机是制造集成电路(IC)和许多其他微型电子元件的首选技术。

光刻机的工作原理是通过将光强集中在一定范围内来形成图案。首先，制图软件将电路图案数据转换为数字信号，并将其传输给光刻机控制器。控制器通过激光和反射镜，在光刻机的控制范围内形成一个凸出的电路图案。接下来，光刻机会将光线聚焦在半导体片上，然后用光敏树脂对半导体片进行光刻。 在这个过程中，光线被聚焦为极小的光点，并传递给半导体片上的光敏材料。随着光照作用的持续，光敏树脂在半导体片上形成电路图案。完成后，光敏树脂将经过加热处理并去除，其余区域则被保留在半导体片上。这样，就形成了微小而精确的电路图案。

现代光刻机的技术水平已经非常高，能够实现非常小的电路图案和非常高的分辨率。这些技术的不断发展还可以帮助扩大电路板上的功能。然而，因为仅适用于制造高精度电路图案，所以光刻机通常只在大规模生产期间使用。 此外，随着半导体产业的不断发展，需要更高的解决方案，例如极紫外光刻(EUV)，这需要更高的能量浓度。

什么是光刻机?

光刻机(Mask Aligner) 又名:掩模对准曝光机、曝光系统、光刻系统等。常用的光刻机是掩膜对准光刻，所以叫 Mask Alignment System。

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。

Photolithography(光刻) 意思是用光来制作一个图形(工艺);

在硅片表面匀胶，然后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"到硅片上的过程。

光刻机的用途?

①用于生产芯片;

②用于封装;

③用于LED制造领域;

④用于生产芯片的光刻机是中国在半导体设备制造上的短板，国内晶圆厂所需的高端光刻机依赖进口。

光刻机的工作原理?

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。

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、激光刻蚀等工序。经过一次光刻的芯片可以继续涂胶、曝光。越复杂的芯片，线路图的层数越多，也需要更精密的曝光控制过程。

光刻机的结构是怎么样的呢?

1、测量台、曝光台：承载硅片的工作台。

2、激光器：光源，光刻机核心设备之一。

3、光束矫正器：矫正光束入射方向，让激光束尽量平行。

4、能量控制器：控制最终照射到硅片上的能量，曝光不足或过足都会严重影响成像质量。

5、光束形状设置：设置光束为圆型、环型等不同形状，不同的光束状态有不同的光学特性。

6、遮光器：在不需要曝光的时候，阻止光束照射到硅片。

7、能量探测器：检测光束最终入射能量是否符合曝光要求，并反馈给能量控制器进行调整。

8、掩模版：在内部刻着线路设计图的玻璃板。

9、掩膜台：承载掩模版运动的设备，运动控制精度是nm级的。

10、物镜：物镜用来补偿光学误差，并将线路图等比例缩小。

11、硅片：用硅晶制成的圆片。

12、内部封闭框架、减振器：将工作台与外部环境隔离，保持水平，减少外界振动干扰，并维持稳定的温度、压力。

光刻机是在半导体领域必不可少的设备，无论生产制造什么样的芯片，都脱离不了光刻机，　如果说航空发动机代表了人类科技领域发展的顶级水平,那么光刻机则是半导体工业界最为耀眼的明珠，其具有技术难度最高、单台成本最大、决定集成密度等特点。

今天我们就来了解一下光刻机。

光刻机的工作原理在整个芯片制造工艺中，几乎每个工艺的实施，都离不开光刻的技术。光刻也是制造芯片的最关键技术，他占芯片制造成本的35%以上。

当芯片完成 IC 设计后，就要委托晶圆代工厂进行芯片制造封装。

芯片制造中，晶圆必不可少，从二氧化硅(SiO2)矿石，比如石英砂中用一系列化学和物理冶炼的方法提纯出硅棒，然后切割成圆形的单晶硅片，这就是晶圆。

从硅棒上切下的晶圆片

晶圆是制造各式电脑芯片的基础。我们可以将芯片制造比拟成用积木盖房子，藉由一层又一层的堆叠，完成自己期望的造型(也就是各式芯片)。然而，如果没有良好的地基，盖出来的房子就会歪来歪去，不合自己所意，为了做出完美的房子，便需要一个平稳的基板。对芯片制造来说，这个基板就是晶圆。

光刻技术是一种精密的微细加工技术。常规光刻技术是采用波长为2000～4500埃的紫外光作为图像信息载体，以光致抗光刻技术蚀剂为中间(图像记录)媒介实现图形的变换、转移和处理，最终把图像信息传递到晶片(主要指硅片)或介质层上的一种工艺。

光刻技术就是把芯片制作所需要的线路与功能区做出来。简单来说芯片设计人员设计的线路与功能区“印进”晶圆之中，类似照相机照相。照相机拍摄的照片是印在底片上，而光刻刻的不是照片，而是电路图和其他电子元件。

就好像原本一个空空如也的大脑，通过光刻技术把指令放进去，那这个大脑才可以运作，而电路图和其他电子元件就是芯片设计人员设计的指令。

光刻包括光复印和刻蚀工艺两个主要方面：

光复印工艺：经曝光系统将预制在掩模版上的器件或电路图形按所要求的位置，精确传递到预涂在晶片表面或介质层上的光致抗蚀剂薄层上。

刻蚀工艺：利用化学或物理方法，将抗蚀剂薄层未掩蔽的晶片表面或介质层除去，从而在晶片表面或介质层上获得与抗蚀剂薄层图形完全一致的图形。集成电路各功能层是立体重叠的，因而光刻工艺总是多次反复进行。例如，大规模集成电路要经过约10次光刻才能完成各层图形的全部传递。

而光复印技术就是光刻机，而刻蚀工艺就是蚀刻机。

在光刻技术的原理下，人们制造了光刻机，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晶圆上，不同光刻机的成像比例不同，有5:1，也有4:1。然后使用化学方法显影，得到刻在晶圆上的电路图(即芯片)。