光刻机的精度与什么有关联（光刻机精度指的是什么）

光刻机是什么？目前我国光刻机的加工精度是多少？

我们日常使用的手机里面的芯片就是光刻机制造出来的，光刻机是芯片制造过程当中一个重要的环节，光刻机直接决定着芯片的质量。而我国作为全球最大的芯片消费国之一，光每年进口的芯片都高达几万亿人民币。

光刻机是芯片制造过程中最重要的一部分，就是我们把想要设计的芯片，用光学技术刻在晶圆上，用光学技术把各种各样形式的电路通过光刻胶把电路印制在基板上， 然后再进行下一步的刻蚀过程 。通过光刻胶印制的电路可以使阳文形式的电路，也可以是阴文形式的电路。

光刻机目前一直处于垄断地位，在光刻机领域，最有名的就要提到ASML公司了，它是一家荷兰的公司。最初光刻机领域比较厉害的两个国家是荷兰和日本，而在2017年之后，ASML联合台积电推出了光源浸没式系统开始，将日本企业甩开距离，从此稳坐头把交椅的宝座。技术一直处于垄断地位。

一台顶级的光刻机需要各种顶级的零件支持，而这些零件大部分都来自西方的国家。而这些基本上都是禁止对我们国家出口，因此我国光刻机技术受到限制。前段事件美国制裁华为，不允许世界上任何一个国家给华为提供技术，华为虽然可以设计芯片，但是设计芯片的高端软件还主要依赖于海外。

我们中国现如今可以量产的光刻机才发展到90nm，距离国际水平我们还是有很长的路要走的。但相信在不久的将来，我们国家也能研制出属于我们自己的光刻机。到那个时候我们就不需要受到外国人的制裁了，因为我们就能制造出芯片供我们的国民使用。

光刻机原理

光刻机原理： 是利用光刻机发出的光通过具有图形的光罩对涂有光刻胶的薄片曝光，光刻胶见光后会发生性质变化，从而使光罩上得图形复印到薄片上，从而使薄片具有电子线路图的作用。这就是光刻的作用，类似照相机照相。照相机拍摄的照片是印在底片上，而光刻刻的不是照片，而是电路图和其他电子元件。

光刻是集成电路最重要的加工工艺，他的作用，如同金工车间中车床的作用。光刻是制造芯片的最关键技术，在整个芯片制造工艺中，几乎每个工艺的实施，都离不开光刻的技术。

光刻机一般根据操作的简便性分为三种，手动、半自动、全自动。

手动：指的是对准的调节方式，是通过手调旋钮改变它的X轴，Y轴和thita角度来完成对准，对准精度可想而知不高了。

半自动：指的是对准可以通过电动轴根据CCD的进行定位调谐。

自动： 指的是 从基板的上载下载，曝光时长和循环都是通过程序控制，自动光刻机主要是满足工厂对于处理量的需要。

光刻机的主要性能指标有：支持基片的尺寸范围，分辨率、对准精度、曝光方式、光源波长、光强均匀性、生产效率等。分辨率是对光刻工艺加工可以达到的最细线条精度的一种描述方式。光刻的分辨率受受光源衍射的限制,所以与光源、光刻系统、光刻胶和工艺等各方面的限制。

光刻机移动精度怎么控制

光刻机移动精度要在雕刻的过程中，晶圆需要被快速移动,每次移动10厘米来控制。

这种误差级别相当于眨眼之间端着一盘菜从北京天安门冲到上海外滩，恰好踩到预定的脚印上，菜还保持端平不能洒。

这种方法也叫视频图像处理对准技术，是指在光刻套刻的过程中，掩模图样与硅片基板之间基本上只存在相对旋转和平移，充分利用这一有利条件，结合机器视觉映射技术，利用相机采集掩模图样与硅片基板的对位标记信号。

此种方法看上去虽然与双目显微镜对准有些类似，但是实质其实有所不同，场像处理对准技术是通过CCDS摄像对两个对位标记图像进行采集，滤波，特征提取等处理，最后通过图像处理单元，进行精确定位和匹配参数计算。

光刻对准技术由最初的明场和暗场对准发展到后来的干涉全息或外差干涉全息对准，混合匹配，由粗略到精细对准技术等，对准精度也由原来的微米级提高到纳米级，极大促进了集成电路制造业的发展。

目前的高精度光刻设备主要采用的对准方式，可以分为光栅衍射空间滤波和场像处理对准技术。

光刻机性能指标是什么？

光刻机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。那么光刻机性能指标是什么呢？

1、 光刻机的主要性能指标有：支持基片的尺寸范围，分辨率、对准精度、曝光方式、光源波长、光强均匀性、生产效率等。

2、 分辨率是对光刻工艺加工可以达到的最细线条精度的一种描述方式。光刻的分辨率受受光源衍射的限制，所以与光源、光刻系统、光刻胶和工艺等各方面的限制。

3、 对准精度是在多层曝光时层间图案的定位精度。

4、 曝光方式分为接触接近式、投影式和直写式。

5、 曝光光源波长分为紫外、深紫外和极紫外区域，光源有汞灯，准分子激光器等。

以上就是给各位带来的关于光刻机性能指标是什么的全部内容了。

冰刻技术，在理论和技术上能实现现在的EUV光刻机的精度吗？

冰刻技术完全可以实现与EUV光刻机相当的精度。只不过要实现这个精度，必须让电子束直写光刻机的的分辨率达到纳米级别才行。

其实“冰胶+电子束”的效率是远远比不上“光刻胶+光刻机”的。因为要让水蒸气凝结在晶片上，还必须在零下140 进行，此外使用的还是电子束刻机，要一点一点的进行雕刻那速度比较慢。从制造效率上来看，这种冰刻技术是不如光刻机的。而冰刻的分辨率主要取决于电子束刻机，虽说电子束直写光刻机的精度已经达到了10纳米左右甚至以下的精度，但是国内电子束直写光刻机的精度在1微米，还没有达到纳米级别。事实上，冰刻技术只是将化学的光刻胶换成了水蒸气而已。

早在2018年，就发布了冰刻系统，这次的冰刻则是其升级版，主要就是将原料生产为成品。由于传统的光刻胶属于化学试剂，在光刻完成后还要进行清洗，清洗不干净的话就会导致良品率下降。而使用水蒸气凝固代替传统的光刻胶之后，就不存在清洗不干净这类问题了。

在电子束的作用下，凝固的水蒸气可以直接液化消失而不会残留在晶片上，这样一来就不会导致晶片被污染了，这是冰胶相对于传统光刻胶的优势所在。但是使用冰胶前，要将晶片放在零下140 的真空环境中，给其降温，再通入水蒸气。相对于传统的光刻胶来说，就多了这样一个步骤。估计当水蒸气凝固在晶片上之后，从拿出来，到光刻完成之前都要在0 以下的环境中进行操作，毕竟温度超过0 ，凝固的水蒸气就有可能液化成水，这也是相对于传统光刻胶的一个缺点。

由于冰刻系统的分辨率与电子束直写光刻机的分辨率有关，只要电子束直写光刻机的分辨率可以达到EUV光刻机的分辨率，那么使用冰刻系统生产的芯片的制程工艺就可以达到EUV光刻机的生产芯片的制程工艺。

只不过，现在世界上分辨率最高的电子束直写光刻机掌握在日本的JEOL和Elionix这两家公司手中。其中JEOL公司制造的的JBX-9500S电子束直写光刻机的套刻精度为11纳米，最小分辨率在0.1纳米左右。而Elionix公司制造ELF10000电子束直写光刻机的分辨率为100纳米。而国产BGJ-4电子束直写光刻机的分辨率为1微米，由此可见，即便使用了冰胶，在立足于国内电子束直写光刻机的前提下，是达不到国产SSA600/20的分辨率，更别说赶上EUV光刻机了。

我国碳基芯片的发展还是很快的，基本上与美国的技术不相上下。目前的碳基芯片已经突破到了3纳米，而我国正在向0.5纳米进发。碳基芯片的性能要比传统的硅基芯片强不少，基本上90纳米的碳基芯片性能相当于28纳米的硅基芯片，45纳米的碳基芯片相当于7纳米的硅基芯片。只不过，碳基芯片依然要用到光刻机，现阶段国内制程工艺最小的光刻机也停留在90纳米，而使用冰胶的电子束直写光刻机还在微米层。所以说，这次冰刻技术对国内碳基芯片的帮助不是很大。

中国芯片又发生大事了，12月4日，光刻两个字又登上了热搜。因为中美摩擦的原因，我国的芯片领域频频被掐脖子登上热搜的消息，只要和光刻或者芯片有关，基本都是坏消息。 不过这一次可不一样， 2020年12月4日，西湖大学纳米光子学与仪器技术实验室宣布，实验室研发的冰刻技术取得了重大突破，一体化自动化的微米冰刻系统已经具备了雏形。

不得不说，相信很多人和我一样，第一次听到冰刻这个名字时，脑袋里浮现的就是北方冬天公园的冰雕，不过了解下来才知道冰刻可是大有来头。

虽说冰刻和冰雕一样都是用冰雕刻，不过一个是用锤子钉子在冰块上雕，一个是用极紫外光在冰晶上雕；一个是北方小孩的玩具，一个是我国芯片的未来，一字之差天壤之别。

冰刻是什么，它到底代表了什么？

说起冰刻大家不熟悉，但是说起光刻机大家一定都知道，中美摩擦之后，我们在芯片领域的短板暴露无遗。在这种处于被动地位背景下，芯片的国产化也就成为了大家共同的期望。生产芯片的第一步就是光刻机，光刻机制造难度极高，需要多个国家、多个领域的顶级公司通力合作，几乎代表着工业制造的最高 科技 。

光刻机龙头企业荷兰ASML公司，就因为处于光刻机领域的霸主地位而被大家知晓。但其实ASML公司所掌握的也只是芯片制造技术链条上的一环而已。光刻机镜头被德国光学镜头蔡司垄断，激光技术领域龙头被美国Cymer垄断，由此便可以想象光刻机的制造难度到底有多大。

ASML的产能每年只有二十台，台积电和三星每年都为这二十台机器抢破头,我们的中心国际足足等了三年才买到一台光刻机。 而这仅有的一台光刻机订单也被美国从中作梗，导致订单交货无限期推迟，光刻机从此成为我国芯片领域的一大痛点。

光刻机是设备，光刻胶是材料。如果说光刻机是推动制程技术进步的引擎，那么光刻胶就是这部引擎的燃料。光刻胶又名光致抗蚀剂，是一种在紫外光照或者辐射下溶解度会发生变化的薄膜材料。在芯片制造过程中，需要将光刻胶均匀的涂抹在晶片表面，再用电子束，相当于肉眼看不见的“雕刻刀”，在真空环境中将金属字写在光刻胶上，对应位置的光刻胶性质会发生变化，在用化学试剂清洗掉剩下的光刻胶，一片“镂空”的光刻胶模具就做好了。

接下来便是将金属“填”在镂空位置，使之“长”在晶片表面，最后再用化学试剂将所有光刻胶清洗干净，去除废料后只留下金属字。留下的这个金属字就是芯片的构造电路，光刻胶式光刻技术中涉及到最关键的功能性化学材料。芯片制造工艺中有40%至50%的时间是在光刻过程中，这个过程不仅需要光刻机，还需要光刻胶， 光刻胶的质量决定了光刻精度， 简单的说，就算有最牛的极紫外光EUV光刻机没有好的光刻胶，的光刻精度还是不行可以说它直接影响了集成电路的性能、成品率以及可靠性，这是光刻胶的重要性。

光刻机的国产化前路漫漫，这事已成定局的事实，我们必须要吸取教训，在其他技术上做突破，避免再次出现这样的困局。

作为光刻机的重要材料，光刻胶也就由此进入了科研试验。光刻胶的形式虽然没有光刻机那么严峻，但是也处在日韩美三国的重重包围之下，全球市场份额都被几家巨头瓜分完毕，并且依靠着自己的技术壁垒赚取高价。

中国的光刻胶起步较晚，属于后发梯队，其中比较低端的PCB光刻胶能够实现15%的国产率，终端的LCD光刻胶和高端的半导体光刻胶，中国的国产率都很低。光刻胶的制备非常难，其性能指标就是光刻过程中的抗组，外国产品的抗阻能达到10^15MΩ，国内目前只能达到10^10MΩ， 差了接近十万倍。

面对这种情况，国内企业没有落下，一直在奋力追赶。日美韩走在我们前面，这是不争的事实，但是通往成功的道路往往不止一条，传统光刻胶技术我们固然落后， 但冰刻技术并不是对传统光刻胶的追赶，而是一种弯道超车。

冰刻改变了形式，从另一个方向出发去研究，这次冰刻的突破，很有可能帮助我国的光刻胶扭转局势，甚至还能完全改写光刻胶的地位。

可以说，冰刻这项技术十分冷门，全球只有西湖大学和丹麦一个研究团队在研究。我国研究人员在2018年就已经开发出这套冰刻系统， 而这一次是全新的冰刻2.0，将比传统的光刻胶技术，冰刻技术的优点在于清洁和高效。

传统光刻机在芯片制造的过程中需要使用光刻胶，它属于化学试剂，在光刻完成以后必须清洗。清洗过程也是手续繁多，稍有不慎就会毁了整个芯片，而冰刻不存在清洗的问题。因为在电子束的作用下，凝固的水蒸气可以直接汽化消失。

第二个优点在于冰刻的高效，可以简化芯片加工过程，传统光刻机生产芯片大致需要涂胶、曝光、化学显影，材料沉积、去胶剥离五个流程。

而冰刻技术就要简单多了，直接通过水雾覆盖包裹芯片，超低温凝结后直接进行雕刻。雕刻完毕后，使用电子束照射，被打到的冰将直接汽化，直接雕刻出冰模板，并且冰也无需清洗。

除此之外，冰刻技术还可以在光刻前沿超构表面与已经广泛运用的光纤有机结合。同时，也非常适用于非平面衬底或者易损柔性材料。

如果这项技术能够研发到实际应用阶段，一定会在芯片制造、生物、微电子这些领域发挥重要作用。

复旦大学物理系主任，超构材料与超构表面专家周磊教授也认为其研究价值相当之高，对于研发集成度更高、功能性更强的光电器件具有重要的现实意义。

当然，这些都是好的方面，如果我们辩证来看的话，冰刻技术也有一定缺点。

因为要让水蒸气凝在晶片上，必须在零下140度进行操作，同时雕刻速度又相对较慢， 从制造的效率上来看，现阶段这种冰刻技术远远不如传统的光刻。

但是这次的冰刻2.0不仅技术上有了突破，还在整体的自动化上有了雏形。已经能够在实验中利用各种常见的材料完成比较复杂的三维结构，并且计划在三到五年内实现全流程一体化自动化的一站式微纳加工，也就是一块原材料进去一块成品出来。如果这个目标完成，那么冰刻的效率就能大大提升。

当下谁也不知道冰刻这个研究方向对不对，但在这个不确定到确定的过程中，如果我们不参与进去，那么我们就没有话语权。光刻机和芯片就是鲜明的例子，我们没有参与进去，所以现在没有话语权，这样的亏我们吃的太多了。

这次研发冰刻技术的西湖大学可是大有来头，它不是传统的公办本科学校，而是一所研究性的民办学校。他的投资者包括了国内各行各业的顶尖领导者们，马化腾、王健林、王东辉、吴亚军这些知名企业家也在其中。其余的参与者都是国内各大知名院校以及各科研领域杰出的顶尖人才。而创办者施一公是原清华大学的副校长，在当清华校长之前还是美国普林斯顿大学分子生物学系 历史 上最年轻的终身教授，在整个国际学界都是公认的学术明星。

施一公回国之后出任了清华大学的副校长，任职中的能力也是受到了一致认可。在看到了国内前沿学术研究的短板后， 他向国家提出了创办申请，要创办一所研究型学院，对标站在世界科研之首的美国加州理工学院， 这个计划当然得到了国家的认可和支持。

2018年西湖大学正式创办建成，而在2015年时，这个学校的雏形就已经初显，那时候就引来无数大佬的目光，也正是因此，西湖大学得到了多个顶级企业的投资。除了丰厚的资金之外，西湖大学的师资力量也是不容小觑，截至到2020年7月份，短短两年时间，西湖大学已经拥有了125位科学家作为大学讲师，其中13位教师是其所在领域的顶尖领军人物。

西湖大学2015年具备雏形，2018年正式创办建成，到现在不过短短几年时间就已经完成了冰刻技术的突破，还有更多技术在我们看不到的地方前进，这或许就是他最好的证明。

相信在未来，西湖大学还会在科研之路上继续前进，与其他大学一起扛起中国芯片技术乃至其他技术的担子。

很多方法都可以制作芯片，甚至精度比光刻机高，但是最大的问题是，没有办法解决效率问题，光刻目前效率最高。据路边社推算，其实全球是euv光刻机的需求才六百台，也就是说这个东西，效率是相当特别很高的。