光刻技术的发展与应用（光刻技术的发展及国内外现状）
光刻技术的发展与应用（光刻技术的发展及国内外现状）
光刻工艺是利用类似照相制版的原理，在半导体晶片表面的掩膜层上面刻蚀精细图形的表面加工技术。也就是使用可见光和紫外光线把电路图案投影“印刷”到覆有感光材料的硅晶片表面，再经过蚀刻工艺去除无用部分，所剩就是电路本身了。光刻工艺的流程中有制版、硅片氧化、涂胶、曝光、显影、腐蚀、去胶等。
光刻是制作半导体器件和集成电路的关键工艺。自20世纪60年代以来，都是用带有图形的掩膜覆盖在被加工的半导体芯片表面，制作出半导体器件的不同工作区。随着集成电路所包含的器件越来越多，要求单个器件尺寸及其间隔越来越小，所以常以光刻所能分辨的最小线条宽度来标志集成电路的工艺水平。国际上较先进的集成电路生产线是1微米线，即光刻的分辨线宽为1微米。日本两家公司成功地应用加速器所产生的同步辐射X射线进行投影式光刻，制成了线宽为0.1微米的微细布线，使光刻技术达到新的水平。
光刻技术主要应用在微电子中。它一般是对半导体进行加工，需要一个有部分透光部分不透光的掩模板，通过曝光、显影、刻蚀等技术获得和掩模板一样的图形。先在处理过后的半导体上涂上光刻胶，然后盖上掩模板进行曝光；其中透光部分光刻胶的化学成分在曝光过程中发生了变化；之后进行显影，将发生化学变化的光刻胶腐蚀掉，裸露出半导体；之后对裸露出的半导体进行刻蚀，最后把光刻胶去掉就得到了想要的图形。光刻技术在微电子中占有很大的比重，比如微电子技术的进步是通过线宽来评价的，而线宽的获得跟光刻技术有很大的关系。
光刻技术就是在需要刻蚀的表面涂抹光刻胶，干燥后把图形底片覆盖其上，有光源照射，受光部分即可用药水洗掉胶膜，没有胶膜的部分即可用浓酸浓碱腐蚀表面。腐蚀好以后再洗掉其余的光刻胶。现在为了得到细微的光刻线条使用紫外线甚至X射线作为光源。
光刻技术是化学、物理变化都有。
集成电路制造中利用光学－化学反应原理和化学、物理刻蚀方法，将电路图形传递到单晶表面或介质层上，形成有效图形窗口或功能图形的工艺技术。随着半导体技术的发展，光刻技术传递图形的尺寸限度缩小了2～3个数量级，已从常规光学技术发展到应用电子束、X射线、微离子束、激光等新技术；使用波长已从4000埃扩展到0.1埃数量级范围。光刻技术成为一种精密的微细加工技术。
常用的曝光方式分类如下：
接触式曝光和非接触式曝光的区别，在于曝光时掩模与晶片间相对关系是贴紧还是分开。接触式曝光具有分辨率高、复印面积大、复印精度好、曝光设备简单、操作方便和生产效率高等特点。但容易损伤和沾污掩模版和晶片上的感光胶涂层,影响成品率和掩模版寿命,对准精度的提高也受到较多的限制。一般认为，接触式曝光只适于分立元件和中、小规模集成电路的生产。
光刻机是制造微机电、光电、二极体大规模集成电路的关键设备。光刻机可以分钟两种，分别是模板和图样大小一致的contact aligner，曝光时模板紧贴芯片；第二是类似投影机原理的stepper，获得比模板更小的曝光图样。
曝光机在晶圆制作过程中，主要是利用紫外线通过模板去除晶圆表面的保护膜的设备。
一个晶圆可以制作出数十个集成电路，根据模版光刻机分为两种：模版和晶圆大小一样，模版不动。第二种是模版和集成电路大小一样，模版随光刻机聚焦部分移动。其中模版随光刻机移动的方式，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。目前，这种方式是主流方式。因此，光刻机对于集成电路的生产非常重要。
目前全球能够制造和维护需要高度的光学和电子工业基础技术的厂家，全世界只有少数厂家掌握光刻机技术。例如ASML、尼康、佳能、欧泰克、上海微电子装备、SUSS、ABM，Inc等。因此，光刻机的价格昂贵，通常在3千万到5亿美元。
中国目前做光刻机的主要有上海微电子装备有限公司、中子科技集团公司第四十五研究所国电、合肥芯硕半导体有限公司、先腾光电科技、无锡影速半导体科技。其中，上海微电子装备有限公司已经量产的是90纳米，这是在中国最领先的技术。其国家科技重大专项“极大规模集成电路制造装备与成套工艺专项“的65nm光刻机研制，目前正在进行整机考核。
对于光刻机技术来说，90纳米是一个技术台阶；45纳米是一个技术台阶；22纳米是一个技术台阶……90 纳米的技术升级到65纳米不难，但是45纳米要比65纳米难多了。
路要一步一步走，中国16个重大专项中的02专项提出光刻机到2020年出22纳米的。目前主流的是45纳米，而32纳米和28纳米的都需要深紫外光刻机上面改进升级。
用于光刻机的固态深紫外光源也在研发，我国的光刻机研发是并行研发的，22纳米光刻机用到的技术也在研发，用在45纳米的升级上面。
。在交期方面，所有客户也都完全一致，从下单到正式交货，均为21个月。
我国的光刻机处于世界的先进水平，但没有达到*水平：
我国的光刻机发展已经近到了28纳米的光刻机，可以满足日常的射频芯片，蓝牙芯片以及其他电器中的一些芯片的要求和标准。但是相较于芬兰等欧美国家的光刻机芯片，已经达到了个位数的纳米。想要在此基础之上超越欧美国家，进入光刻机的*水平，还需要数10年的时间研究和发展，这就好像在一根头发丝上的1/10000处，雕刻一栋楼房的难度是差不多的。
光刻机在我国之所以如此重要，是因为它在芯片的研究和生产方面占有非常重要的地位。我国的大部分芯片研究都离不开光刻机的技术支持，例如手机芯片，一些重工业行业，机器的芯片，还有很多高新科技产业的核心技术，都需要用光刻机来研发芯片，没有了光刻机，我国的芯片研究就会陷入停滞的发展状态，因此我国的大多数光刻机主要依赖于进口，只有少数的光刻机用在一些不太重要的科技岗位上。
只要光刻机达到*水平，我国的芯片研究就会得到一个质的突破。例如汽车芯片的研究，在我国除了自身的发展以外，大多数也依靠进口来完成汽车的整体生产过程，当光刻机的技术达到了*水平以后，我国将不会再依赖外国的汽车芯片，拥有自主研发的中国芯片，安装在中国生产的汽车上。一方面会增加我国在汽车生产上边的独立性，另一方面会减少对国外光刻机的依赖造成他国对我国的贸易制裁影响。
总而言之，光刻机的技术非常重要，但难度也非常大，有专家预计在未来的十年到20年中，我国的光刻机技术可能会得到质的突破。
