光刻机是做什么芯片的

芯片光刻机是干什么用的（光刻机是怎么工作的图片介绍） 光刻机是什么？

光刻机又称光刻机、曝光系统和光刻系统，是制造芯片的核心设备。它使用类似于照片印刷的技术，通过曝光将掩模上的精细图案印刷到硅片上。

光刻机是生产大规模集成电路的核心设备。它的制造和维护需要高度的光电工业基础，世界上只有少数厂家掌握。因此，光刻机价格昂贵，通常在3000万到5亿美元的范围内。

光刻机的升级是世界尖端工业水平的表现，也是国家工业水平的实力。如果说国防领域是人类科技发展的水平，那么光刻机就是整个行业耀眼的明星。其制造和技术难度极高，整机装配对技术人员要求极高，成本最高，精密零件密度最高。先不说国家实力，我们来看看制造光刻机的几个核心部件:

物理

人在生活中接触最多的阳光就是电磁波(如下图)。比如空气体一般存在于我们周围，我们能直接感知到的电磁波是可见光的范围，也就是我们看到的彩虹；可见光在国防、医疗和工业上不常用，其中波长8-14μm的电磁波为生命射线。

电磁波

在光刻机中，发出特定光波长的最重要的成分不是不可见光或极紫外光，而是极紫外光中等于28nm(不大于或小于)的光。通过光学镜头的变焦功能，进一步降低了极紫外线的波长。就像电子组成原子，原子组成分子，分子组成物质一样，由大到小，随着科技的发展，一步步用尖端技术挑战精密机械和电子技术的极限。

光学成像技术发展日趋成熟，可分为红外成像、热成像、紫外成像、激光、望远镜、普通相机、专业相机，像素从几万到几百万，到几千万、几十亿；不断更新，离不开光学镜头和成像传感器的快速技术发展。但由于国外的技术封锁，这些技术在国内还处于邯郸学步阶段，技术上无法创新。不仅要看个人，还要看国家和公司能不能带头。

机械

极紫外的波长范围在10nm左右(10nm = 0.01 μm = 0.00001mm)；生产工艺芯片在28 nm以下的光刻机，需要全自动操作，配套超高精度工业相机、超高放大倍数电子显微镜、超高精度移动平台、超高精度控制系统、超高精度测试设备和一些高精度配套设施。目前民用进口的高精度加工中心精度只能达到1μm，还得签协议，不能用于军工、国防等方面；加工精度更高的不出口，现在只能用别人替代的产品。随着第一梯队七大工业国的产业输出和转移，通过消化吸收晋升到第二梯队的日本、韩国等国甚至做出了高端保密机械，超越了第一梯队；中国台湾省学习了第二梯队代工模式，产业进入第三梯队，可以生产中高精度精密机械。

第一架照相机是为了保存人类风景而发明的。随着照相机的发展和望远镜的出现，为科学家探索光的世界打开了一扇门。工业相机的出现加快了工业生产的速度和精度；显微镜的出现为国防、医疗和工业做出了更大的贡献。我们国家在材料和技术上从来没有参与过这些相机的镜头，大学也是近几年才刚刚开设光学设计这门课程。都是偏理论，离实际应用还有一段距离。超高精度镜片的生产就更不用说了，能生产的高精度镜片很少，这是保证高精度精密机械和材料的前提。

软件和硬件

光刻机的控制系统和检测设备离不开软硬件的配合，运动控制卡是精密机械的大脑。它连接了主(发送指令)和从(机械手)，就像人的大脑和手一样，而mask aligner的机械手是微操作的，不仅能保证重复精度和7*24小时；只能用手在范围内操作，体力是有限度的。现在工业4.0不是噱头，而是工业和技术的结合，实现工业现代化。高精度的运动控制卡是定制的，几乎没有公司愿意为你定制，因为涉及到核心技术；别人不希望你有这个技术；我们要自己研发，研发周期和试错成本都不是公司愿意承担的。控制系统就是CPU，它向控制卡的各个部件发出每一条指令，完成一个特定的动作，并通过反馈系统实时检测动作是否已经完成。有顶级的镜头和光源，没有极致的机械精度和运动控制是没有用的。光刻机中有多个同步移动的工件，始终保持同步，误差精确到纳米以下。PC端开源系统刚从白嫖出来，还没形成生态，只能用在特定场合；此外，控制系统是一个小型桌面系统，就像windows一样，不会给你白嫖。从零发展，就像龙芯一样，没有生态就很难推广，所以买家少，所以资金不够，因为资金不足所以人不够，研发跟不上，造成恶性循环。随着直播的普及，各种DIY打印机、电子元器件、软硬件的推广，以及小白动手能力的加速，知识的不断积累会让一些东西变得更加炫酷。

化学

制造芯片和晶片是必不可少的。高纯度的硅棒是由石英砂经过一系列的化学和物理的熔炼提纯方法(就像金银的纯度达到99.999%)制成的，然后将铜棒切成圆形薄片。

光刻是一种精密微加工技术。就像早期胶片相机的底片一样，它通过曝光将场景的轮廓信息印在底片上，然后通过化学反应将曝光的场景轮廓洗掉，从而保留有用的信息。但光刻技术更复杂，精度达到微米级，肉眼无法识别。在高倍电阻显微镜的帮助下，常规的方法是行不通的。光刻不再像照相机一样拍照，而是逆向操作。通过绘制纳米级的电路(EDA电路仿真软件)，用投影技术将电路曝光在胶片上，然后用化学腐蚀的方法将曝光的电路图保留下来，将未曝光的电路图洗掉，这样就得到一个类似底片的光刻掩膜版。每个芯片就像盖房子一样。每层楼都需要一个口罩。一个芯片有上亿个晶体管，无数个小房子，就像摩天大楼一样。

晶片和掩模只能被带到掩模对准器进行光刻。首先将晶圆清洗干燥，表面涂上光刻胶，在光源发生器前安装掩模，校准晶圆、掩模和光源的坐标，然后光源发生器发出的光照射到掩模的电路上。经过光学透镜的误差补偿和校正后，缩小掩膜版电路图的投影比例，投影到晶圆上。在通过掩模的投影曝光之后，留下掩模的投影。然后将未曝光的光刻胶清洗蚀刻后，在晶圆上留下所需的电路图，这一层电路图就完成了。每一层的晶圆都要再涂一遍光刻胶，更换掩膜版，重新校准，相当于重复前面的步骤。可想而知，在一个晶圆上制作几十层电路是多么的困难。