光刻机（Mask Aligner)

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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。

生产集成电路的简要步骤： 利用模版去除晶圆表面的保护膜。 将晶圆浸泡在腐化剂中，失去保护膜的部分被腐蚀掉后形成电路。 用纯水洗净残留在晶圆表面的杂质。 其中曝光机就是利用紫外线通过模版去除晶圆表面的保护膜的设备。 一片晶圆可以制作数十个集成电路，根据模版曝光机分为两种： 模版和晶圆大小一样，模版不动。 模版和集成电路大小一样，模版随曝光机聚焦部分移动。 其中模版随曝光机移动的方式，模版相对曝光机中心位置不变，始终利用聚焦镜头中心部分能得到更高的精度。成为的主流。

曝光机是生产大规模集成电路的核心设备，制造和维护需要高度的光学和电子工业基础，世界上只有少数厂家掌握。因此曝光机价格昂贵，通常在 3 千万至 5 亿美元。 ASML 尼康 佳能 欧泰克 上海微电子装备 SUSS ABM, Inc.

光刻机的品牌众多，根据采用不同技术路线的可以归纳成如下几类：
高端的投影式光刻机可分为步进投影和扫描投影光刻机两种，分辨率通常七纳米至几微米之间，高端光刻机号称世界上最精密的仪器，世界上已有1.2亿美金一台的光刻机。高端光刻机堪称现代光学工业之花，其制造难度之大，全世界只有少数几家公司能够制造。国外品牌主要以荷兰ASML（镜头来自德国），日本Nikon（intel曾经购买过Nikon的高端光刻机）和日本Canon三大品牌为主。
位于我国上海的SMEE已研制出具有自主知识产权的投影式中端光刻机，形成产品系列初步实现海内外销售。正在进行其他各系列产品的研发制作工作。
生产线和研发用的低端光刻机为接近、接触式光刻机，分辨率通常在数微米以上。主要有德国SUSS、美国MYCRO NXQ4006、以及中国品牌。

1959年，仙童公司和德州仪器公司分别在硅片和锗片上完成了微缩电路的制造，集成电路正式诞生。自问世以来，单个芯片上集成的元件数量不断增长。1965年英特尔的创始人之一戈登摩尔提出，在价格不变的情况下一块集成电路上可容纳的元器件的数目将每18-24个月增加一倍，性能也将提升一倍，这就是著名的摩尔定律。随后成千上万的元器件和导线经过一些列工艺被“雕刻”在硅片上，完成这些“雕刻”步骤的工具就是半导体设备，在背后支撑摩尔定律的其实就是不断进步的半导体设备，其中最重要的就是光刻机。

据《每日财报》了解，光刻机是芯片制造的核心设备，按照用途可以分为三种：用于生产芯片的光刻机、用于封装的光刻机、用于LED制造领域的投影光刻机，其中用于生产芯片的光刻机是中国在半导体设备制造上最大的短板，国内晶圆厂所需的高端光刻机完全依赖进口。

按照官方的说法，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，将线路图层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，简单地说就是在极小的晶圆上画电路，刻画的电路越多，计算能力就越强，现代芯片性能的不断提升，根源就在于芯片光刻技术的不断进步。现在最先进的EUV光刻机可以做到的“雕刻精度”是7nm，这相当于一根头发的万分之一。由于要达到这样的雕刻精度，在雕刻的过程中晶圆需要被快速移动，每次移动10厘米，但误差必须被控制在纳米级别。为了达到这种精度效果，目前世界上最先进的光刻机上有10万个零件，要知道汽车上的零部件也才只有5000个，有人甚至将认为光刻机是人类迄今为止做出的最精密的机械。

荷兰的阿斯麦是当今世界光刻机市场上的绝对霸主，市占率超过70％。虽然尼康和佳能还拥有一定市场份额，但在主流的逻辑芯片加工领域，尼康和佳能完全无力和阿斯麦竞争，7nm以下制程的光刻机只有阿斯麦能制造。

这种单一霸主的格局经过了一个漫长的发展过程，上世纪60年代末，尼康和佳能开始制造光刻机，当时的光刻机的复杂程度和相机差不多。1984年，阿斯麦成立，当时的光刻机还是尼康的天下，市场份额一度超过50％，而阿斯麦的份额长时间不超过10％。

进入90年代，光刻机迎来了新的技术革命，开始进入光源波长的竞争。光刻机将掩膜版上的图形刻画到晶圆上，利用的就是光走直线性质。但是微观世界下光的衍射作用会使光线不一定走直线，这直接影响光刻机的最高分辨率，若要提高分辨率就需要缩小光源的波长。到90年代末的时候，193nm波长的DUV（深紫外光）光刻机也已经研制成功，但人们迟迟没能完成下一代的157nm波长产品的研发。就在此时，时任台积电研发副经理的林本坚提出了利用水的折射缩短光波长的方案，即后来的“浸没式光刻”。但是业界龙头尼康不愿意放弃前期在157nm波长研发上投入的巨额成本，拒绝了林本坚的方案，只有阿斯麦决定押注这个方向，命运的转折就在此刻发生了。2004年，阿斯麦和台积电共同研发的浸没式光刻机诞生，由于是在成熟的193nm技术上改进的，设备稳定性和改造成本明显优于尼康同时推出的157nm干式刻蚀机。阿斯麦的市场份额随之大幅提升，从原来的不到10％到2009年达到了70％，成为绝对的领先者。尼康在此关键节点上的决策错误使其在短短几年时间内失去了行业领先的地位。

真正奠定阿斯麦霸主地位的是13.5nm波长EUV（极紫外光）光刻机的研发，EUV光刻机早在90年代就已经提出，由于其技术难度高，2012年的时候，在研究最新的EUV光刻机时，阿斯麦也觉得研发费用无底洞，想要放弃。但那些需要光刻机的芯片企业顿时心慌，intel、三星、台积电出资几十亿美元支持阿斯麦研发，独立研发的尼康也无力再参与竞争。EUV 光刻机的研发可谓集中了欧洲和美国的最先进技术，阿斯麦终于造出了能制造7nm制程芯片的光刻机，每台卖一亿美元。2019年，历20年研发的EUV光刻机终于应用于产线，它的诞生将大幅缩减 7nm和5nm制程的工艺步骤。

如今，用于先进制程逻辑芯片的浸没式193nmDUV和 EUV光刻机基本被阿斯麦垄断。尼康和佳能只在193nm以下的领域拥有一定份额，这些设备主要用于对制程需求不高的领域，如存储器、模拟芯片、功率半导体以及普通逻辑芯片等。

我国最有名的光刻机制造商为【上海微电子】 上海微电子装备(集团)股份有限光刻机主要用于广泛应用于集成电路前道、先进封装、FPD、MEMS、LED、功率器件等制造领域。 国内光刻机厂商主要为上海微电装备、中电科 48 所、中电科 45 研究所等。上海微电装备的发展在国内最为领先，是我国唯一一家生产高端前道光刻机整机的公司，其目前可生产加工 90nm 工艺制程的光刻机，同时承担国家科技重大专项“极大规模集成电路制造装备与成套工艺专项”（02 专项）的 65nm 光刻机研制，代表国产光刻机最高水平。但与阿斯麦 7nm 工艺制程 EUV 光刻机相比，仍存在非常大的差距。

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