芯片光刻机制作（芯片光刻机制作过程）
芯片光刻机制作（芯片光刻机制作过程）
光刻机发出的光用于通过带有图形的光罩对涂有光刻胶的薄片曝光。光刻电阻的特性在看到光后会发生变化，从而使掩模中的图形可以复制到薄片上，使薄片具有电子电路图的功能。这是光刻的功能，类似于照相机摄影。相机拍摄的照片打印在底片上，而照片不被记录，而是电路图和其他电子元件。根据网上资料显示，一台光刻机一天大约可以有效制造600块左右，一年就可以制造差不多21.9万块芯片。
光刻机为什么会如此的重要？
目前，无论是手机芯片、汽车芯片还是其他领域，包括军事、航空航天等应用，芯片都离不开光刻。现在世界上的芯片仍然是硅基芯片。经过近半个世纪的发展，芯片的关键尺寸逐渐缩小，从最初的电子管到晶体管，再到集成电路的发明。目前，我们仅有的技术是光刻技术。因此，如果没有光刻机，芯片就无法正常制造，目前也没有替代光刻机的产品。
一台光刻机有多难造?
光刻机的制造难度非常大，可以说一台光刻机用到的零部件全是各个国家最先进的技术产品。那我们就拿EUV的光刻机举例，有几吨重的镜头，而且还要确保无杂质，拥有纳米级别的分辨率。如果镜头有任何缺陷都是不可接受的，而且镜头的曲率非常薄。第二个困难在于光源，这很难做到。还必须考虑通过每个镜头和光路的光的折射损失，并且可用于光刻的能量非常小。
中国能否自己造一台光刻机？
光刻机在全世界非常稀有，发达国家为了阻止中国发展，禁止出售光刻机到我们国家。但是，近几年我国的科学家和政府都在加大在光刻领域的研究，而且也取得了一些进展，也开始进行国产光刻机的制造。但是尽管我们国家这么努力，但对比asml的光刻机技术，可以说我们连门槛都还没有摸到。不过唯一值得庆幸的事是，国家已经注意到了光刻机的重要性，开始在资金，人才，政策方面给予了大力的扶持。我相信未来我国的光刻技术一定会实现弯道超车。
一台光刻机可以制造很少的芯片。相信大多数人都清楚，光刻机的用途是刻字。光刻机是生产手机芯片的重要机器之一。目前，只有少数国家可以生产光刻机，只有荷兰ASML公司可以生产高精度光刻机，而且荷兰ASML公司垄断了全球高精度光刻机80%以上的市场份额。目前，一台光刻机的成本高达上亿美元，而一台光刻机一年的产能最多只有几台，光刻机是目前世界上最尖端的设备技术之一，而一台7纳米的光刻机价格非常昂贵，价格高达1.2亿美元，甚至1.2亿美元的光刻机，也是供不应求。
据悉，华为的麒麟990流片的成本号称高达3000万美元，相当昂贵。不过，经过验证和流片等一系列过程，一旦芯片能够投入试产和量产，整体就会稳定下来。光刻机巨头，目前是ASML，负责全球大部分光刻机的订单。但即便如此，资料显示，ALSM在十年间只生产了57台光刻机。不难看出光刻机对技术的要求有多高。值得注意的是，57台光刻机中的30台被台积电以每台约10亿元人民币的价格售出。换言之，台积电仅在光刻机上就花费了300亿美元。在荷兰的垄断下，10亿台光刻机，当年能生产多少芯片？
据相关数据显示，目前ALSM提供的摄影机的理想产能为每小时200片12英寸晶圆，其中大部分处于理想产能的50%。以华为的9905G芯片为例，其总面积为113.31平方毫米，那么一块12英寸晶圆可以提供约600块原材料，除去一些不好的和质量差的，约500块。因此，如果你看一下，那就是每天50万个芯片，一台平版印刷机一年可以生产大约1.8亿个。因此，价值10亿美元的光刻机是值得的。
光刻机是芯片制造的核心设备之一，按照用途可以分为好几种：有用于生产芯片的光刻机；有用于封装的光刻机；还有用于LED制造领域的投影光刻机。
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，本次厦门企业从荷兰进口的光刻机就是用于芯片生产的设备。
二、工作原理
在加工芯片的过程中，光刻机通过一系列的光能量、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，将线路图成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。
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、激光刻蚀等工序。经过一次光刻的芯片可以继续涂胶、曝光。越复杂的芯片，线路图的层数越多，也需要更精密的曝光控制过程。
第一步：制作光刻掩膜版（Mask Reticle）
芯片设计师将CPU的功能、结构设计图绘制完毕之后，就可将这张包含了CPU功能模块、电路系统等物理结构的“地图”绘制在“印刷母板”上，供批量生产了。这一步骤就是制作光刻掩膜版。
光刻掩膜版：（又称光罩，简称掩膜版），是微纳加工技术常用的光刻工艺所使用的图形母版。由不透明的遮光薄膜在透明基板上形成掩膜图形结构，再通过曝光过程将图形信息转移到产品基片上。（*百度百科）
将设计好的半导体电路”地图“绘制在由玻璃、石英基片、铬层和光刻胶等构成的掩膜版上
光刻掩膜版的立体切片示意图
第二步：晶圆覆膜准备
从砂子到硅碇再到晶圆的制作过程点此查阅，这里不再赘述。将准备好的晶圆（Wafer）扔进光刻机之前，一般通过高温加热方式使其表面产生氧化膜，如使用二氧化硅（覆化）作为光导纤维，便于后续的光刻流程：
第三步：在晶圆上“光刻”电路流程
使用阿斯麦的“大杀器”，将紫外（或极紫外）光通过蔡司的镜片，照在前面准备好的集成电路掩膜版上，将设计师绘制好的“电路图”曝光（光刻）在晶圆上。（见动图）：
上述动图的工作切片层级关系如下：
光刻机照射到部分的光阻会发生相应变化，一般使用显影液将曝光部分祛除
而被光阻覆盖部分以外的氧化膜，则需要通过与气体反应祛除
通过上述显影液、特殊气体祛除无用光阻之后，通过在晶圆表面注入离子激活晶体管使之工作，进而完成半导体元件的全部建设。
做到这里可不算大功告成，这仅仅是错综复杂的集成电路大厦中，普通的一层“楼”而已。完整的集成电路系统中包含多层结构，晶体管、绝缘层、布线层等等：
搭建迷宫大厦一般的复杂集成电路，需要多层结构
因此，在完成一层光刻流程之后，需要把这一阶段制作好的晶圆用绝缘膜覆盖，然后重新涂上光阻，烧制下一层电路结构：
多次重复上述操作之后，芯片的多层结构搭建完毕（下图）：
如果上图看的不太明白，可以看看Intel的CPU芯片结构堆栈图：
当然，我们可以通过高倍显微镜来观察光刻机“烧制”多层晶圆的堆叠情况：
第四步：切蛋糕（晶圆切割）
使用光刻机烧制完毕的晶圆，包含多个芯片（Die），通过一系列检测之后，将健康的个体们切割出来：
从晶圆上将一个个“小方块”（芯片）切割出来
第五步：芯片封装
将切割后的芯片焊
