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光刻机发出的光用于通过带有图形的光罩对涂有光刻胶的薄片曝光。光刻电阻的特性在看到光后会发生变化，从而使掩模中的图形可以复制到薄片上，使薄片具有电子电路图的功能。这是光刻的功能，类似于照相机摄影。相机拍摄的照片打印在底片上，而照片不被记录，而是电路图和其他电子元件。根据网上资料显示，一台光刻机一天大约可以有效制造600块左右，一年就可以制造差不多21.9万块芯片。
光刻机为什么会如此的重要？
目前，无论是手机芯片、汽车芯片还是其他领域，包括军事、航空航天等应用，芯片都离不开光刻。现在世界上的芯片仍然是硅基芯片。经过近半个世纪的发展，芯片的关键尺寸逐渐缩小，从最初的电子管到晶体管，再到集成电路的发明。目前，我们仅有的技术是光刻技术。因此，如果没有光刻机，芯片就无法正常制造，目前也没有替代光刻机的产品。
一台光刻机有多难造?
光刻机的制造难度非常大，可以说一台光刻机用到的零部件全是各个国家***进的技术产品。那我们就拿EUV的光刻机举例，有几吨重的镜头，而且还要确保无杂质，拥有纳米级别的分辨率。如果镜头有任何缺陷都是不可接受的，而且镜头的曲率非常薄。第二个困难在于光源，这很难做到。还必须考虑通过每个镜头和光路的光的折射损失，并且可用于光刻的能量非常小。
中国能否自己造一台光刻机？
光刻机在全世界非常稀有，发达国家为了阻止中国发展，***止出售光刻机到我们国家。但是，近几年我国的科学家和政府都在加大在光刻领域的研究，而且也取得了一些进展，也开始进行国产光刻机的制造。但是尽管我们国家这么努力，但对比a***l的光刻机技术，可以说我们连门槛都还没有摸到。不过**值得庆幸的事是，国家已经注意到了光刻机的重要性，开始在资金，人才，政策方面给予了大力的扶持。我相信未来我国的光刻技术一定会实现弯道超车。
2020-02-28小刘科研笔记之以2 um线宽为例，浅析紫外光刻之多种曝光模式本篇笔记来源于日常实验工作中的某一个案例。
SUSS紫外光刻机是设计用于实验室研发，小批量生产的高分辨率光刻系统。SUSS紫外光刻机具有以下几个特点：
1、样品尺寸选择性多：2英寸，3英寸，4英寸，6英寸和不规则小片恒定光强
2、曝光模式多样：真空曝光（vac），硬接触（hard），软接触（soft），近邻（prox）
3、最小线宽：0.8 μm（真空模式）
4、对准精度：0.5 μm
5、X-和Y-向位移精度在0.1 μm以下
6、均匀性：6英寸范围内保证2%的均匀性
7、高精度的间距设置
主要对比介绍 SUSS紫外光刻机的四种曝光模式 ，以2 um线宽四种曝光作业的效果为例。
1. 真空接触（vac） ：在掩膜版和基片中间抽气，形成微真空环境，使二者更加好的贴合。
2. 硬接触（hard） ：是将基片通过一个气压（氮气），往上顶，进而与掩膜接触；
3. 软接触（soft） ：就是把基片通过托盘吸附住（类似于匀胶机的基片放置方式），掩膜盖在基片上面；
4. 接近式曝光（prox） ：掩膜板与光刻胶基底层保留一个微小的缝隙（gap），gap大约为0~200 μm。
前三种统称为 接触式曝光 ，曝光精度一般排序：软硬真空接触，接触的越紧密，分辨率越高，当然接触的越紧密，掩膜版和衬底材料的损伤就越大， 适合科学研究及小批量试验方面应用。
接近式曝光对比接触式曝光 ，精度相对差，曝光小线宽精度差距尤其明显。然而，接近式曝光可以有效避免与光刻胶直接接触而引起的掩膜板损伤，使掩膜版和光刻胶基底能耐久使用，掩模版寿命长(可提高10倍以上)，图形缺陷少，在现代光刻工艺中应用最为广泛， 适应用于宽线条量产，大批量生产 。
不积珪步，无以至千里；不积细流，无以成江海。做好每一份工作，都需要坚持不懈的学习。
中科院光电技术研究所紫外接近接触式光刻机用途我们也许不知道接触式光刻和深亚微米光源已经达到了小于0.1 gm的特征尺寸，常用的光源分辨率为0.5 gm左右。接触式光刻机的掩模版包括了要复制到衬底上的所有芯片阵列图形。在衬底上涂上光刻胶，并被安装到一个由手动控制的台子上，台子可以进行x、y方向及旋转的定位控制。
在操作过程中掩模版和衬底晶片需要通过分立视场的显微镜同时观察，这样操作者用手动控制定位台子就能把掩模版图形和衬底晶片上的图形对准了。经过紫外光曝光，光线通过掩模版透明的部分，图形就转移到了光刻胶上。
中国为何造不出光刻机？我国造不出光刻机，有以下三个原因：
1.因为我们的技术有限。为了阻止我们的技术发展，西方国家阻碍了一些技术进入中国。因此，这一限制将影响中国在光刻机的发展。
2.事实上，我们的许多组件的使用取决于国际市场，在这种情况下，我们很难获得国际市场的支持。
3.ASML的成功是因为其技术的局限性，更重要的是，它把一些企业当成了自己的股东，比如三星、台积电，英特尔等等。
所以在这种情况下，会发现光刻机在中国的发展并不是特别突出。正是因为光刻机的限制，中国在芯片领域的代工确实受到了很大的影响，华为不得不受到限制。因此，只有不断自主研究和开发属于我国的光刻机，才能打破这种束缚。
光刻机***进的是多少纳米是90纳米。
查询官网可以知道，如今***进的光刻机是600系列，光刻机***的制作工艺可以达到90纳米。但是相比于荷兰ASML公司旗下的EUV光刻机，***可以达到5纳米的工艺制作。
而且即将推出3纳米工艺制作的芯片。但是据相关信息透露，预计我国***台28纳米工艺的国产沉浸式光刻机即将交付。尽管国产光刻机仍与ASML的EUV光刻机还有很大的距离，虽然起步晚，但是国人的不断努力，仍会弯道超车。
相关介绍：
光刻机目前一直处于垄断地位，在光刻机领域，最有名的就要提到ASML公司了，它是一家荷兰的公司。最初光刻机领域比较厉害的两个国家是荷兰和日本，而在2017年之后，ASML联合台积电推出了光源浸没式系统开始，将日本企业甩开距离，从此稳坐头把交椅的宝座。技术一直处于垄断地位。
一台**的光刻机需要各种**的零件支持，而这些零件大部分都来自西方的国家。而这些基本上都是***止对我们国家出口，因此我国光刻机技术受到限制。前段事件美国制裁华为，不允许世界上任何一个国家给华为提供技术，华为虽然可以设计芯片，但是设计芯片的高端软件还主要依赖于海外。
ASML是**能制造极紫外光刻机的厂商，高端芯片制造到底有多难？近几年来，中国科技行业遭到国外的严重打压，尤其是电子芯片成为我国半导体领域最突出的短板，生产芯片最重要的设备是光刻机，世界上先进的光刻机主要由荷兰一家名为阿斯麦（ASML）的公司制造，市场占有率超过80%，而其中***进的极紫外光刻机（EUV光刻），全世界只有ASML一家公司能制造。
ASML
ASML虽然是一家荷兰的公司，但是出口光刻机受到西方国家的严格控制，ASML的大股东包括美国因特尔、台湾积体电路制造（台积电）、韩国的三星、荷兰皇家飞利浦电子公司等等，其中因特尔占有股份大约为15%，台积电大约5%。
ASML的股份结构相当复杂，国际上众多大公司参股，使得ASML形成一个庞大的利益共同体，但是ASML受到《瓦森纳协定》的约束，中国也是被该协定限制的国家之一，一些敏感的设备和技术无法出口到中国。
光刻机是当今世界科技领域的集大成者，是人类当前科技的巅峰产物，ASML之所以能制造***进的光刻机，也是因为特殊的股权结构，使得ASML能汇集当前各项前沿科技，整合各种零部件。
一台光刻机重达几十吨，包含十多万个零部件，每台机器从下单到交付要21个月，单价格超过1亿美元，即便这样买家还是排着长队，数据显示，ASML在2017年交付了12台光刻机，2018年18台，2019年26台，预计2020年达到35台。
电子芯片
***台电子计算机诞生于1946年，位于美国的宾夕法尼亚大学，当时研究人员使用了18000个电子管，1万多个电阻和电容，6000多个开关，总重量30多吨，启动时功率高达150千瓦，运算能力为每秒5000次。
每秒5000次的计算能力，还远远比不上现在几块钱的掌上计算器，人类科技之所以有这么大的进步，就是因为有了芯片的发明，而芯片的发明者是美国人杰克·基尔比，他在2000年因此获得诺贝尔奖。
杰克·基尔比1947年毕业于美国伊利诺斯大学，然后就职于德州仪器，担任研发工程师，期间产生了一个天才的想法——把所有的元器件弄到一块材料上，并相互连接成电路。
杰克·基尔比很快付诸实践，并开始构思这个电路，然后以硅作为材料，制造出了人类***个芯片，他把自己的想法告诉公司后，受到了公司的高度重视，次年，杰克·基尔就申请了专利。
利用杰克·基尔比发明的芯片，我们就可以把一台几十吨的计算机“装进”一个指甲盖大小的体积内，而且运算速度大幅提高，功耗大幅降低。
光刻机原理
光刻机的基本原理并不是机密，但其中的零部件不是谁都能制造的，以至于外国人对我们说“即便把光刻机的所有图纸给你们，你们也造不出来光刻机。”
制造芯片首先需要用到的材料就是高纯度硅，然后把硅切片得到晶圆，接下来就是高精度的晶圆加工，也是光刻机中的核心技术。
我们首先在晶圆上涂一层特殊的材料，该材料在光线的照射下会融化蒸发，于是我们使用绘制好图案的透光模板，经过特殊激光照射后，就能在晶圆表层的材料上刻出图案，然后用蚀刻机刻蚀晶圆，分化学刻蚀和电解刻蚀（比如用等离子体冲刷等等），而没有涂感光材料的部分将保留下来。
经过刻蚀后，晶圆表面就留下了很多凹槽，我们向其中选择性地掺入磷等元素，就能形成N型半导体；掺入硼等元素，就能形成P型半导体；掺入铜等元素，就相当于导线；三者按照一定的空间结构结合，就形成了PN结（PN结可以理解为一个开关），大量PN结按照一定方式进行组合，就能完成相应的数学运算。
实际当中，一块芯片的结构是三维的，在一层光刻和蚀刻完成后，需要清洗干净，然后再光刻和刻蚀下一层，这样一直叠加十几二十层，形成了立体的芯片，也就是这么一张小小的芯片，里面包含了数十亿、甚至上百亿个晶体管（晶体管包括二极管、三极管等等），比如华为麒麟990的晶体管数达到了103亿。
ASML生产的EUV光刻机，每小时能雕刻100多块晶圆，每块晶圆又能分割成许多个块芯片。
光刻机的关键技术
物镜制造技术
光刻机的原理并不难，但是要生产其中的零件并不容易，其中最昂贵且最复杂的零件就是投影物镜，由于芯片光刻的尺寸只有几纳米，所以对投影物镜的误差要求极高，一张直径30厘米的物镜，要求起伏误差不超过0.3纳米，相当于地球这么大的球体，要求表面凹凸不能超过10cm。
这样的精度要求，全世界只有德国的蔡司公司能制造，连日本尼康、佳能这样的透镜大厂也做不出来，更不用说中国的公司了。
光源技术
另外，光刻机中的光源也是一项难以攻克的技术难关，对于深紫外光（DUV）刻，使用的光源波长是193nm，这是光刻机中的一个技术分水岭，芯片发展曾经在193纳米光源停滞了十多年的时间，后来浸没技术缩短波长（原理是在表面镀上一层薄薄的水膜，利用光的折射现象，可以缩短光的波长），加上各项技术的改进，最终193nm光源可以把芯片制程推进到28nm，这也是深紫外光刻的极限。
极紫外光刻（EUV）使用波长更短的激光（13.5nm），相对于深紫外光刻，需要重新研发刻蚀材料、光刻胶、刻蚀工艺等等，对精度的要求进一步提高，目前只有荷兰ASML一家公司能制造极紫外光刻机。
而且西方国家对我国的技术打压是非常狠的，比如2009年的时候，中国上海微电子研发出90纳米的光刻机，在2010年西方国家就解除了90纳米以上的光刻机对中国出口的限制，2015年又解除了65纳米光刻机对中国出口的限制，让中国的光刻机技术发展完全失去市场。
在这样的情况下，中国芯片产业的发展举步维艰，光刻机包含的关键技术太多，一时半会我们是绕不过去的；其实中国并不缺乏人才，只不过人才要用到什么领域，需要政策引导才行，想到中国天眼FAST在2018年的一次网上招聘，年薪10万难觅驻地科研人才，让人感慨不已。
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