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光刻机的发展历史

光刻技术的发展

1947年,贝尔实验室发明第一只点接触晶体管。从此光刻技术开始了发展。

1959年,世界上第一架晶体管计算机诞生,提出光刻工艺,仙童半导体研制世界第一个适用单结构硅晶片。

1960年代,仙童提出CMs|C制造工艺,第一台C计算机BM360,并且建立了世界上第一台2英寸集成电路生产线,美国GCA公司开发出光学图形发生器和分布重复精缩机。

1970年代,GCA开发出第一台分布重复投影曝光机,集成电路图形线宽从15μm缩小到0.5um节点。

1980年代,美国SVGL公司开发出第一代步进扫描投影曝光机,集成电路图形线宽从0.5m缩小到035m节点。

1990年代,n1995年,Cano着手300mm晶圆曝光机,推出EX3L和5步机;ASMLFPA2500,193nm波长步进扫描曝光机、光学光刻分辨率到达70nm的“极限。

2000年以来,在光学光刻技术努力突破分辨率“极限”的同时,NGL正在研究,包括极紫外线光刻技术,电子束光刻技术,X射线光刻技术,纳米压印技术等。

中国光刻机发展历史

光刻机（Mask Aligner) 又名：掩模对准曝光机，曝光系统，光刻系统等，是制造芯片的核心装备。它采用类似照片冲印的技术，把掩膜版上的精细图形通过光线的曝光印制到硅片上。

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[1] 。

主要厂商

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。

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。

1965年我国就有了光刻机，为什么现在却大幅度落后？

我国从1965年起就已经有了光刻机，但之所以现在大幅度落后，可能是由于以下几个原因造成的：

在有了光刻机之后遭遇了国际间的冲突，导致我国的观客机发展受到阻碍。1965年，我国的第1台光刻机是从外国进口的，直到现在为止全国只有两个国家拥有光刻机的高科技手段。特别是荷兰的光刻机技术在全球是遥遥领先的，但由于荷兰受到美国的影响，并不愿意把光刻机的相关技术和设备出口给中国，导致中国的光刻机的技术研发和发展，大幅落后，经过了几十年的不断演变，也就造成了我国现在的光刻机的技术仍然没有达到成熟阶段。

很多光刻机的零件部位需要出口，本地没有生产。光刻机所要求的科技含量非常高，特别是一些零件部位需要完全依赖外国的出口，因为这些零件需要有专业的设计师和科技人员进行长时间的打磨和研发之后，才达到了光刻机零件的标准。从中国目前已有的相关技术来看，想要达到此项科技仍然需要一定的时间，因此从这一角度而言，也会出现大幅度的落后。

光刻机的印制必须清晰和准确，这一点我国的技术尚未达到。光刻机对镜头技术的要求很高，基本上达到了普通镜头的千万分之一，这就意味着芯片上的所有电路图除了依靠高科技手段之外，还需要有独特的光刻机研发技术，才可以使得芯片上的印制图案清晰准确。虽然我国也有部分的光刻机，但精确度没有外国出口的光刻机清晰度和准确度高，导致我国在后续的芯片研发和光刻机的发展中受到了很大的阻碍，在使用的过程中并没有体现出良好的性价比，种种因素就造成了我国的光刻机在全球都已经大幅的落后。