光刻機與蝕刻機是什么？
光刻是集成電路最重要的加工工藝，在整個芯片制造工藝中，幾乎每個工藝的實施，都離不開光刻的技術(shù)。光刻也是制造芯片的最關鍵技術(shù)，它占芯片制造成本的35%以上。
我們大家現(xiàn)在都知道芯片對于我們國家的發(fā)展是具有多么重要的意義了，光刻技術(shù)與我們的生活息息相關，我們用的手機，電腦等各種各樣的電子產(chǎn)品，里面的芯片制作離不開光科技束。我們沒有自己的高精端芯片，一個是因為我們沒有自己的設計能力，第二個是我們沒有制造芯片的能力，很簡單的理解，芯片是需要研發(fā)設計的，但是設計出來了，該怎么生產(chǎn)出來，這個也是很關鍵，這就需要用到光刻機以及刻蝕機了。
光刻機原理
光刻機根據(jù)用途的不同，可以分為用于生產(chǎn)芯片、用于封裝和用于LED制造。
按照光源和發(fā)展前后，依次可分為紫外光源（UV）、深紫外光源(DUV)、極紫外光源（EUV），光源的波長影響光刻機的工藝。
光刻機可分為接觸式光刻、直寫式光刻、投影式光刻。
接近或接觸式光刻通過無限靠近，復制掩模板上的圖案。直寫式光刻是將光束聚焦為一點，通過運動工件臺或鏡頭掃描實現(xiàn)任意圖形加工。投影式光刻因其高效率、無損傷的優(yōu)點，是集成電路主流光刻技術(shù)。
實際上，我們可以將投影式光刻想象為膠片攝影。膠片攝影是通過按下快門，光線通過鏡頭投射到膠卷上并曝光。之后通過“洗照片”，即將膠卷在顯影液中浸泡，得到圖像。
光刻機光刻的工作原理也是類似，光刻就是把芯片制作所需要的線路與功能區(qū)做出來。利用光刻機發(fā)出的光通過具有圖形的光罩對涂有光刻膠的薄片曝光，光刻膠見光后會發(fā)生性質(zhì)變化，從而使光罩上得圖形復印到薄片上，從而使薄片具有電子線路圖的作用。這就是光刻的作用。照相機拍攝的照片是印在底片上，而光刻刻的不是照片，而是電路圖和其他電子元件。
光刻技術(shù)是一種精密的微細加工技術(shù)。常規(guī)光刻技術(shù)是采用波長為2000～4500埃的紫外光作為圖像信息載體，以光致抗光刻技術(shù)蝕劑為中間（圖像記錄）媒介實現(xiàn)圖形的變換、轉(zhuǎn)移和處理，最終把圖像信息傳遞到晶片(主要指硅片)或介質(zhì)層上的一種工藝。
在廣義上，光刻包括光復印和刻蝕工藝兩個主要方面
1、光復印工藝：經(jīng)曝光系統(tǒng)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(zhì)層上的光致抗蝕劑薄層上。
2、刻蝕工藝：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(zhì)層除去，從而在晶片表面或介質(zhì)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(guī)模集成電路要經(jīng)過約10次光刻才能完成各層圖形的全部傳遞。
光刻技術(shù)在狹義上，光刻工藝僅指光復印工藝。
光刻技術(shù)的發(fā)展
1947年，貝爾實驗室發(fā)明第一只點接觸晶體管。從此光刻技術(shù)開始了發(fā)展。
1959年，世界上第一架晶體管計算機誕生，提出光刻工藝，仙童半導體研制世界第一個適用單結(jié)構(gòu)硅晶片。
1960年代，仙童提出CMOS IC制造工藝，第一臺IC計算機IBM360，并且建立了世界上第一臺2英寸集成電路生產(chǎn)線，美國GCA公司開發(fā)出光學圖形發(fā)生器和分布重復精縮機。
1970年代，GCA開發(fā)出第一臺分布重復投影曝光機，集成電路圖形線寬從1.5μm縮小到0.5μm節(jié)點。
1980年代，美國SVGL公司開發(fā)出第一代步進掃描投影曝光機，集成電路圖形線寬從0.5μm縮小到0.35μm節(jié)點。
1990年代，Cano1995年著手300mm晶圓曝光機，推出EX3L和5L步進機；ASML推出FPA2500，193nm波長步進掃描曝光機。光學光刻分辨率到達70nm的“極限”。
2000年以來，在光學光刻技術(shù)努力突破分辨率“極限”的同時，NGL正在研究，包括極紫外線光刻技術(shù)，電子束光刻技術(shù)，X射線光刻技術(shù)，納米壓印技術(shù)等。
光學光刻技術(shù)
光學光刻是通過廣德照射用投影方法將掩模上的大規(guī)模集成電路器件的結(jié)構(gòu)圖形畫在涂有光刻膠的硅片上，通過光的照射，光刻膠的成分發(fā)生化學反應，從而生成電路圖。限制成品所能獲得的最小尺寸與光刻系統(tǒng)能獲得的分辨率直接相關，而減小照射光源的波長是提高分辨率的最有效途徑。因為這個原因，開發(fā)新型短波長光源光刻機一直是各個國家的研究熱點。
除此之外，根據(jù)光的干涉特性，利用各種波前技術(shù)優(yōu)化工藝參數(shù)也是提高分辨率的重要手段。這些技術(shù)是運用電磁理論結(jié)合光刻實際對曝光成像進行深入的分析所取得的突破。其中有移相掩膜、離軸照明技術(shù)、鄰近效應校正等。運用這些技術(shù)，可在目前的技術(shù)水平上獲得更高分辨率的光刻圖形。
20世紀70—80年代，光刻設備主要采用普通光源和汞燈作為曝光光源，其特征尺寸在微米級以上。90年代以來，為了適應IC集成度逐步提高的要求，相繼出現(xiàn)了g譜線、h譜線、I譜線光源以及KrF、ArF等準分子激光光源。目前光學光刻技術(shù)的發(fā)展方向主要表現(xiàn)為縮短曝光光源波長、提高數(shù)值孔徑和改進曝光方式。
光刻機應用
光刻機可廣泛應用于微納流控晶片加工、微納光學元件、微納光柵、ＮＭＥＭＳ器件等微納結(jié)構(gòu)器件的制備。
還有一個和光刻機齊名的，刻蝕機。
芯片的制造最重要的三個環(huán)節(jié)就是光刻，刻蝕和沉積，其中，光刻是最復雜、最關鍵、成本最高、耗時最高的環(huán)節(jié)?？涛g的成本僅次于光刻，重要性也在不斷上升，而薄膜沉積也是必不可少的重要工序，在制造中，為了實現(xiàn)大型集成電路的分層結(jié)構(gòu)，需要反復進行沉積-刻蝕-沉積的過程。
雖然光刻機受到其他國家的限制，但刻蝕機不同，已經(jīng)完全實現(xiàn)了彎道超車，光刻機的作用就是在這個小芯片之上雕刻了數(shù)以億計的晶體管和電子元件，那刻蝕機的作用是什么呢？
刻蝕機是什么
從刻蝕的定義和原理上我們知道，它其實就是在晶圓上刻畫電路圖的過程。
實際上狹義理解就是光刻腐蝕，先通過光刻將光刻膠進行光刻曝光處理，然后通過其它方式實現(xiàn)腐蝕處理掉所需除去的部分。隨著微制造工藝的發(fā)展；廣義上來講，刻蝕成了通過溶液、反應離子或其它機械方式來剝離、去除材料的一種統(tǒng)稱，成為微加工制造的一種普適叫法。
刻蝕機的原理
感應耦合等離子體刻蝕法（InducTIvely CoupledPlasma Etch，簡稱ICPE）是化學過程和物理過程共同作用的結(jié)果。它的基本原理是在真空低氣壓下，ICP 射頻電源產(chǎn)生的射頻輸出到環(huán)形耦合線圈，以一定比例的混合刻蝕氣體經(jīng)耦合輝光放電，產(chǎn)生高密度的等離子體，在下電極的RF 射頻作用下，這些等離子體對基片表面進行轟擊，基片圖形區(qū)域的半導體材料的化學鍵被打斷，與刻蝕氣體生成揮發(fā)性物質(zhì)，以氣體形式脫離基片，從真空管路被抽走。
國內(nèi)的刻蝕機設備制造商這幾年正在奮起直追，并且已經(jīng)取得了非?？上驳某晒?。其中有代表性的是上海中微半導體公司和北京的北方華創(chuàng)科技公司。他們在國產(chǎn)刻蝕機設備技術(shù)突破方面有重要的貢獻。
在2017年，中微半導體研發(fā)的7nm等離子體刻蝕機已經(jīng)在國際一流的集成電路生產(chǎn)線上量產(chǎn)使用，而2019年12月，中微半導體CEO尹志堯也曾透露，他們5nm蝕刻機已經(jīng)得到了臺積電認可，將用于臺積電5nm芯片的產(chǎn)線。
我們大家現(xiàn)在都知道芯片對于我們國家的發(fā)展是具有多么重要的意義了，光刻技術(shù)與我們的生活息息相關，我們用的手機，電腦等各種各樣的電子產(chǎn)品，里面的芯片制作離不開光科技束。我們沒有自己的高精端芯片，一個是因為我們沒有自己的設計能力，第二個是我們沒有制造芯片的能力，很簡單的理解，芯片是需要研發(fā)設計的，但是設計出來了，該怎么生產(chǎn)出來，這個也是很關鍵，這就需要用到光刻機以及刻蝕機了。
光刻機根據(jù)用途的不同，可以分為用于生產(chǎn)芯片、用于封裝和用于LED制造。
按照光源和發(fā)展前后，依次可分為紫外光源（UV）、深紫外光源(DUV)、極紫外光源（EUV），光源的波長影響光刻機的工藝。
光刻機可分為接觸式光刻、直寫式光刻、投影式光刻。
接近或接觸式光刻通過無限靠近，復制掩模板上的圖案。直寫式光刻是將光束聚焦為一點，通過運動工件臺或鏡頭掃描實現(xiàn)任意圖形加工。投影式光刻因其高效率、無損傷的優(yōu)點，是集成電路主流光刻技術(shù)。
實際上，我們可以將投影式光刻想象為膠片攝影。膠片攝影是通過按下快門，光線通過鏡頭投射到膠卷上并曝光。之后通過“洗照片”，即將膠卷在顯影液中浸泡，得到圖像。
光刻機光刻的工作原理也是類似，光刻就是把芯片制作所需要的線路與功能區(qū)做出來。利用光刻機發(fā)出的光通過具有圖形的光罩對涂有光刻膠的薄片曝光，光刻膠見光后會發(fā)生性質(zhì)變化，從而使光罩上得圖形復印到薄片上，從而使薄片具有電子線路圖的作用。這就是光刻的作用。照相機拍攝的照片是印在底片上，而光刻刻的不是照片，而是電路圖和其他電子元件。
光刻技術(shù)是一種精密的微細加工技術(shù)。常規(guī)光刻技術(shù)是采用波長為2000～4500埃的紫外光作為圖像信息載體，以光致抗光刻技術(shù)蝕劑為中間（圖像記錄）媒介實現(xiàn)圖形的變換、轉(zhuǎn)移和處理，最終把圖像信息傳遞到晶片(主要指硅片)或介質(zhì)層上的一種工藝。
在廣義上，光刻包括光復印和刻蝕工藝兩個主要方面
1、光復印工藝：經(jīng)曝光系統(tǒng)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(zhì)層上的光致抗蝕劑薄層上。
2、刻蝕工藝：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(zhì)層除去，從而在晶片表面或介質(zhì)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(guī)模集成電路要經(jīng)過約10次光刻才能完成各層圖形的全部傳遞。
光刻技術(shù)在狹義上，光刻工藝僅指光復印工藝。
光刻技術(shù)的發(fā)展
1947年，貝爾實驗室發(fā)明第一只點接觸晶體管。從此光刻技術(shù)開始了發(fā)展。
1959年，世界上第一架晶體管計算機誕生，提出光刻工藝，仙童半導體研制世界第一個適用單結(jié)構(gòu)硅晶片。
1960年代，仙童提出CMOS IC制造工藝，第一臺IC計算機IBM360，并且建立了世界上第一臺2英寸集成電路生產(chǎn)線，美國GCA公司開發(fā)出光學圖形發(fā)生器和分布重復精縮機。
1970年代，GCA開發(fā)出第一臺分布重復投影曝光機，集成電路圖形線寬從1.5μm縮小到0.5μm節(jié)點。
1980年代，美國SVGL公司開發(fā)出第一代步進掃描投影曝光機，集成電路圖形線寬從0.5μm縮小到0.35μm節(jié)點。
1990年代，Cano1995年著手300mm晶圓曝光機，推出EX3L和5L步進機；ASML推出FPA2500，193nm波長步進掃描曝光機。光學光刻分辨率到達70nm的“極限”。
2000年以來，在光學光刻技術(shù)努力突破分辨率“極限”的同時，NGL正在研究，包括極紫外線光刻技術(shù)，電子束光刻技術(shù)，X射線光刻技術(shù)，納米壓印技術(shù)等。
光學光刻技術(shù)
光學光刻是通過廣德照射用投影方法將掩模上的大規(guī)模集成電路器件的結(jié)構(gòu)圖形畫在涂有光刻膠的硅片上，通過光的照射，光刻膠的成分發(fā)生化學反應，從而生成電路圖。限制成品所能獲得的最小尺寸與光刻系統(tǒng)能獲得的分辨率直接相關，而減小照射光源的波長是提高分辨率的最有效途徑。因為這個原因，開發(fā)新型短波長光源光刻機一直是各個國家的研究熱點。
除此之外，根據(jù)光的干涉特性，利用各種波前技術(shù)優(yōu)化工藝參數(shù)也是提高分辨率的重要手段。這些技術(shù)是運用電磁理論結(jié)合光刻實際對曝光成像進行深入的分析所取得的突破。其中有移相掩膜、離軸照明技術(shù)、鄰近效應校正等。運用這些技術(shù)，可在目前的技術(shù)水平上獲得更高分辨率的光刻圖形。
20世紀70—80年代，光刻設備主要采用普通光源和汞燈作為曝光光源，其特征尺寸在微米級以上。90年代以來，為了適應IC集成度逐步提高的要求，相繼出現(xiàn)了g譜線、h譜線、I譜線光源以及KrF、ArF等準分子激光光源。目前光學光刻技術(shù)的發(fā)展方向主要表現(xiàn)為縮短曝光光源波長、提高數(shù)值孔徑和改進曝光方式。
光刻機應用
光刻機可廣泛應用于微納流控晶片加工、微納光學元件、微納光柵、ＮＭＥＭＳ器件等微納結(jié)構(gòu)器件的制備。
還有一個和光刻機齊名的，刻蝕機。
芯片的制造最重要的三個環(huán)節(jié)就是光刻，刻蝕和沉積，其中，光刻是最復雜、最關鍵、成本最高、耗時最高的環(huán)節(jié)?？涛g的成本僅次于光刻，重要性也在不斷上升，而薄膜沉積也是必不可少的重要工序，在制造中，為了實現(xiàn)大型集成電路的分層結(jié)構(gòu)，需要反復進行沉積-刻蝕-沉積的過程。
雖然光刻機受到其他國家的限制，但刻蝕機不同，已經(jīng)完全實現(xiàn)了彎道超車，光刻機的作用就是在這個小芯片之上雕刻了數(shù)以億計的晶體管和電子元件，那刻蝕機的作用是什么呢？
刻蝕機是什么
從刻蝕的定義和原理上我們知道，它其實就是在晶圓上刻畫電路圖的過程。
實際上狹義理解就是光刻腐蝕，先通過光刻將光刻膠進行光刻曝光處理，然后通過其它方式實現(xiàn)腐蝕處理掉所需除去的部分。隨著微制造工藝的發(fā)展；廣義上來講，刻蝕成了通過溶液、反應離子或其它機械方式來剝離、去除材料的一種統(tǒng)稱，成為微加工制造的一種普適叫法。
刻蝕機的原理
感應耦合等離子體刻蝕法（InducTIvely CoupledPlasma Etch，簡稱ICPE）是化學過程和物理過程共同作用的結(jié)果。它的基本原理是在真空低氣壓下，ICP 射頻電源產(chǎn)生的射頻輸出到環(huán)形耦合線圈，以一定比例的混合刻蝕氣體經(jīng)耦合輝光放電，產(chǎn)生高密度的等離子體，在下電極的RF 射頻作用下，這些等離子體對基片表面進行轟擊，基片圖形區(qū)域的半導體材料的化學鍵被打斷，與刻蝕氣體生成揮發(fā)性物質(zhì)，以氣體形式脫離基片，從真空管路被抽走。
國內(nèi)的刻蝕機設備制造商這幾年正在奮起直追，并且已經(jīng)取得了非?？上驳某晒?。其中有代表性的是上海中微半導體公司和北京的北方華創(chuàng)科技公司。他們在國產(chǎn)刻蝕機設備技術(shù)突破方面有重要的貢獻。
在2017年，中微半導體研發(fā)的7nm等離子體刻蝕機已經(jīng)在國際一流的集成電路生產(chǎn)線上量產(chǎn)使用，而2019年12月，中微半導體CEO尹志堯也曾透露，他們5nm蝕刻機已經(jīng)得到了臺積電認可，將用于臺積電5nm芯片的產(chǎn)線。
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