光刻机的关键技术包括（光刻机的工作原理及关键技术）
光刻机的关键技术包括（光刻机的工作原理及关键技术）
我们国内确实是既难买又难造高端的光刻机，包括7纳米的和5纳米的，当前就是在这最后的一个端上陷入了现实的两难处境，短期内不可能脱离，是个长期性的现实。
只要成功研发出了高端的制造技术，难造就会变成易造了；只要即将成功制造出高端的光刻机产品，难买就会变成易买了 。处境变成两易的了！而到了两易的时候， 只要不受国内已经易买国外高端产品这个“外部干扰”，坚持不懈地自主制造即将成功的高端光刻机，直至下线、量产、上市，就完全彻底脱离出两难处境了 ，再买高端的，多了一个好的选择，头一回能来个货比两家，关键是个更好的选择，因为是本国自主可控的；再造更高端的，有了一个高的基础，关键在于更高端的不过是同一端上的，即便是顶级的。 这就是造与买的关系在我们中国的样子，连造与买低端和中端光刻机的关系也是这个样，与在美国及其盟国盟友那里的大不相同，已经被 历史 上的正和反事实反反复复地证明了。
造与买的关系在今后的中国只会是这个样！ 与美国及其盟国盟友大不相同，我们国内不造高端以及顶级光刻机就根本买不到，将造出就买得到，已造出就会被国内和国外买，造出高端光刻机的企业也能赚来大钱，特别是，让本国的高端芯片制造企业在核心工艺设备上不可能再被美国和荷兰联合起来卡脖子了，在其它工艺设备以及材料上也就不可能再被美国单独卡脖子了，从而让本国的高端芯片设计企业在高端芯片代工上也不可能再被卡脖子，还让本国的高端封测企业将其拥有的高端技术用在高端国产芯片封测上，终结一连串本国企业的一大段无奈、尴尬甚至有的屈辱、有的耻辱的 历史 ；关键是，让本国断在高端光刻机技术和产品上的高端技术链产业链供应链建起了、强起了，整个雄起，尽管高端光刻机很可能是最后补上的一强，接着，高端自主的国产芯片就有了！再接着，就会有、还会相对快地有更为高端直至顶级的自主芯片！在达到了7纳米高端自主的时候，在整个的中国这里，买国外芯片花大钱的 历史 就终结了，卖国产芯片赚大钱的 历史 就开启了，看看吧、想想吧， 造不如买？！
为什么陷入了两难处境？ 从现象上看，难买外国的是因为国内没有制造出来高端光刻机产品，难造本国的是因为国内没有研发出来高端光刻机技术，技术和产品都被国外垄断着，由此可知， 从实质上看，国内没有研发出来高端技术既是难买又是难造高端产品的实质性原因，也就是陷入两难处境的实质原因，正确处理造与买的关系就成为了摆脱两难处境的实质性办法 。 历史 事实表明， “造不如买”的实质就是“研不如买”。 自己研发出来高端自主制造技术包括整机集成的和部件制作的固然也是难的，不仅是最前面的难，还是最难的， 而到如今仍是难买又难造，与自主研发技术曾经是人为造成的最难大有关系 。
光刻机被誉为半导体产业皇冠上的明珠。光刻机的主要作用是将掩模版上的芯片电路图转移到硅片上，在某种程度上来说，光刻工艺的决定了半导体线路的线宽，同时也决定了芯片的性能与功耗，越高端的芯片，所需要的光刻工艺也越先进。
“工欲善其事，必先利其器”，光刻机就是芯片制造中的那一把“利器”，也被誉为半导体产业皇冠上的明珠。光刻机的主要作用是将掩模版上的芯片电路图转移到硅片上，在某种程度上来说，光刻工艺的决定了半导体线路的线宽，同时也决定了芯片的性能与功耗，越高端的芯片，所需要的光刻工艺也越先进。
大家都知道，芯片很重要，离开了芯片，几乎所有电子设备都会失去作用。但要是离开光刻机，自然也就制造不出芯片，同样也不可能有手机、电脑等电子设备的产生。
光刻机的关键技术：以光为媒，刻化℡☎联系：纳于方寸之间
指甲盖大小的一枚芯片，内部却包含了上千万个晶体管，犹如一座超级城市，线路错综复杂，这跟光刻机的工作原理相关，其中涉及系统集成、精密光学、精密运动、精密物料传输、高精度℡☎联系：环境控制等多项先进学科。因此光刻机是所有半导体制造设备中技术含量最高的设备，具备极高的单台价值。
如果单纯从工作原理的角度来解析，光刻机并不复杂。“以光为媒，刻化℡☎联系：纳于方寸之间”，光刻机是通过串联的光源能力以及形状控制手段，将光束透射过画着线路图的校正，经过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，然后使用化学方法进行显影、刻蚀处理，最终得到刻在硅片上的电路图。
但是它最难的在于，需要在极小的空间内完成超精细的纳米级雕刻工艺，为具备这项能力。需要掌握的关键技术有很多，主要包括以下几种：
1、“℡☎联系：缩投影系统”即所谓的“光刻机镜头”。这种镜头不是一般的镜头，其尺寸可以达到高2米直径1米甚至更大。光刻机的整个曝光光学系统，可能需要20多块锅底大的镜片串联组成，将光学零件精度控制在纳米级别。每块镜片都由高纯度透光材料制成，还包括高质量抛光处理等过程，一块镜头的成本在数万美元上下;
2、既然叫做“光刻机”，所以“光源”也是光刻机的核心之一，要求光源必须发出能量稳定且光谱很窄很窄的紫外光，这样才能保证加工精度和精度的稳定性。按照光源的发展轨迹，光刻机从最初的紫外光源(UV)发展到深紫外光(DUV)，再到如今的极紫外光(EUV)，三者最大的不同在于波长，波长越短，曝光的特征尺寸就越小。
(资料源自上海℡☎联系：电子官网、东兴证券研究所，OFweek电子工程网制图)
最早的光刻机采用汞灯产生的紫外光源，从g-line一直发展到i-line，波长从436nm缩短到365nm。随后，业界利用电子束激发惰性气体和卤素气体结合形成的气体分子， 向基态跃迁时所产生准分子激光的深紫外光源，将波长进一步缩短至193nm，由于在此过程中遇到了技术障碍，因此采用浸没式(immersion)等技术进行矫正后，光刻机的极限光刻工艺节点可达28nm。
如今，业界最先进的光刻机是EUV光刻机，将准分子激光照射在锡等靶材上，激发出波长13.5nm的光子作为光刻机光源。EUV光刻机大幅度提升了半导体工艺水平，能够实现7nm及以下工艺，为摩尔定律的延续提供了更好地方向。而业界也只有ASML一家能够提供EUV设备，处于产业金字塔顶端;
3、分辨率，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都有关系，总体来说，分辨率和光源波长的关系可以用公式“R(分辨率)=K1(工艺参数)λ(光源波长)/NA(光学镜头的数值孔径)”;
4、工艺节点，是反映芯片技术工艺水平最直接的参数。工艺节点的尺寸数值基本上和晶体管的长宽成正比关系，每一个节点基本上是前一个节点的0.7倍，0.7X0.7=0.49，所以每一代工艺节点上晶体管的面积都比上一代小大约一半，因此单位面积上的晶体管数量将翻番，这就是著名的摩尔定律。一般18 24个月，工艺节点就会发展一代。
工艺节点发展以28nm为分水岭，虽然依然按照0.7倍的规律前进，但实际上晶体管的面积以及电性能的提升远落后于节点数值变化。比如英特尔当时统计数据显示，他们20nm工艺的实际性能已经相当于三星14nm和台积电的16nm工艺。更麻烦的是，不同厂商工艺节点换算方法不一，导致了很多理解上的混乱。因此，只有对芯片有很高要求的产品才会采用28nm及以下先进工艺。当然，发展到现在，台积电已经开发出了更为先进的5nm工艺并实现量产，今年下半年就会有搭载相关芯片的产品面世。
高端光刻机为什么难买又难造?
一般来说，一条芯片生产线上需要好几台光刻机，而一台光刻机的造价也非常高，其中成像系统和定位系统最贵，整台设备算下来造价三千万到五亿美元不等。此外，光刻机上的零部件还包括来自瑞典的轴承、德国的镜头、美国的光栅、法国的阀件等等，都属于各个国家的高端工艺产品。
光刻机的折旧速度非常快，每天大概就要花费3 9万人民币，将其称为“印钞机”也不为过。正是因为光刻机昂贵的造价和上文中提到的各项高先进技术，ASML一年也只能制造出20多台EUV光刻机。
这么昂贵的设备，ASML公司一年卖出几台就够养活整个公司了，中国市场一直以来都是ASML看好的重点业务区域，但是却偏偏不能向中国出售高端光刻机，为什么呢?这里就要提到《瓦森纳协定》。比如中芯国际苦苦等待的EUV光刻机，虽然设备一直没到，但是也没有因此停止研发进程，已经在14nm的基础上研发出“N+1”、“N+2”工艺，等同于7nm工艺，公司联合首席执行官兼执行董事梁孟松也透露出，现阶段哪怕不用EUV光刻机，也可以实现7nm工艺。但想要大规模成熟量产，依然离不开EUV光刻机。
中国又被誉为“制造大国”，既然买不着，那自己造如何?
在过去，搜狐能 copy 雅虎，淘宝能 copy eBay，滴滴 copy Uber，那咱们能不能 copy 一个ASML出来自己造光刻机?要知道，ASML可谓是当前光刻机领域的“一哥”，尽管尼康和佳能与之并称“光刻机三巨头”，但在支持14nm及以下的光刻机上，唯有ASML一家独大。
“光刻机之王”ASML的成功难以复制。ASML出身名门，由原本荷兰著名的电器制造商飞利浦公司半导体部门独立拆分出来，于2001年更名为 ASML。
在ASML背后，还有英特尔、三星、台积电、SK海力士等半导体巨头为其撑腰，只有投资了ASML，才能成为其客户，拿到光刻机产品的优先供货权。多方资本注入下，ASML也有了更多强化自身实力的机会：
2001年，ASML收购美国光刻机厂商硅谷集团获得反射技术，市场份额反超佳能，直追尼康;
2007年，ASML收购美国 Brion 公司，成为ASML整体光刻产品战略的基石;
2012年，ASML收购全球知名准分子激光器厂商Cymer，加强光刻机光源设备及技术;
2016年，ASML收购台湾半导体设备厂商汉℡☎联系：科，引入先进的电子束晶圆检测设备及技术;
2016年，ASML收购德国卡尔蔡司子公司24.9%股份，加强自身℡☎联系：影镜头技术;
2019年，ASML宣布收购其竞争对手光刻机制造商Mapper知识产权资产。
在上文中提到，光刻机设备融合了多门复杂学科，不仅种类繁多，还要求是当前该领域最先进的技术，放眼当下没有任何一家公司敢说自己能在这些领域都做到最好。也就只有ASML能够不断通过自研、收购等方式，一步步走上神坛。
说出来很多人可能不信，我国最早研发光刻机的时候，ASML还没有出现。资料记载，1977年也就是中国恢复高考那年，我国最早的光刻机-GK-3型半自动接近式光刻机诞生，由上海光学机械厂试制。
80年代其实开了个好头，1981年，中国科学院半导体所成功研制出JK-1型半自动接近式光刻机样机。1982年国产KHA-75-1光刻机的诞生，估计跟当时最先进的佳能相比也就相差4年。1985年中国第一台分步投影式光刻机诞生，跟美国造出分布式光刻机的时间差距不超过7年。这些都说明当时中国其实已经注意到了投影光刻技术的重要性，只是苦于国内生产工艺尚不成熟，所以很难实现量产。
80年代末期，“造不如买”的思想席卷了大批制造企业，我国半导体产业研发进程出现了脱节，光刻机产业也未能幸免。
虽然后续一直在追赶国外列强的脚步，但产业环境的落后加上本来就与世界先进企业有差距，使得中国终究没有在高端光刻机领域留下属于自己的痕迹。
“眼看他起朱楼，眼看他楼塌了”，80年代初期奠定的中国光刻机产业基础就这样被轻视了。这也是为什么我国光刻机产业一直赶不上国外的原因，再加上光刻机制造所需要的各种零部件，也都受到不同程度的管制，如今想再追回来，实在太难。
中国高端光刻机正在路上
2001年， 科技 部和上海市于2002年共同推动成立上海℡☎联系：电子装备公司，承担国家“863计划”项目研发100nm高端光刻机。据悉，中电科四十五所当时将其从事分步投影光刻机团队整体迁至上海参与其中;
2008年， 科技 部召开国家 科技 重大专项"极大规模集成电路制造装备及成套工艺"推进会，将EUV技术列为下一代光刻技术重点攻关的方向。中国企业也将EUV光刻机列为了集成电路制造领域的发展重点对象。
如今，国内从事光刻机及相关研究生产的除了上海℡☎联系：电子装备、合肥芯硕半导体、江苏影速集成电路装备以外，还有清华大学精密仪器系、中科院光电技术研究所、中电科四十五所等高校/科研单位。
在研发成果上，2016年，清华大学“光刻机双工件台系统样机研发”项目成功通过验收;2016年，清华大学“光刻机双工件台系统样机研发”项目成功通过验收;2018年，国家重大科研装备研制项目“超分辨光刻装备”通过验收，也是世界上首台用紫外光源实现22nm分辨率的光刻机，意义在于用便宜的光源实现较高的分辨率，用于一些特殊制造场景。
可以看到，在光刻机的自主研发进程上，中国也取得了很大的进步。但相对来说比较缓慢，要想真正研发出高端光刻机，需保证多个学科和领域的技术水平达到或者超过世界先进水平，任何一环节落下都会影响产品的性能。
这是美国的精准打击，有本事查查这个馊点子是如何出笼？我觉得正是我们50年代人掌舵时缺乏几乎所有科学知识，被自己权力切割，连同40后与60后的纽带一同切掉，30后已失能，40后除做房地产的尖子，其余趋向失能，50后是鸿沟的分界，权力中心做自然科学的极少，人才都是做买卖的，买不到自然只有造，说造，得创新，虽然少，但不乏有能做光学化学电学，机电一体化的，光电的组织能力，基本都要退休能要吗？后来60，70都是40，50教的，他们都缺乏系统边缘渗透交融能力，天天喊隔行如隔山，各霸一方，搞这种综合高 科技 设备既缺乏专业精通，又少有隔行合作的气量，包括航空发动机也一样，他瞄准了不打这，那打什么？
高端光刻机难买是因为以美国为首的西方国家对中国进行严密的技术封锁，难造是因为光刻机是高 科技 的集成产品，在我国基础如此薄弱的情况下还能取得如此成绩本身就是一个奇迹，假以时日，光刻机也会象盾构机一样被攻克。
因为世界上的高端光刻机只有荷兰在生产，产量有限所以难买。光刻机融合了工业制造的几乎各个方面的高精技术所以也难造。
难买是别个不想让你超越自己！难造是因为之前有配套设施没把它当回事！接下来重视起来了就不难造了！
长春中科院在光刻机技术上面获得巨大突破，目前来说芯片制造仍然是我们的卡脖子问题，其实短时间内难以突破完成自主，这也是事实，目前来说整个芯片制造生产相关技术，我们自己的国产化不到50%，也就是说目前半导体领域产业链，我们还是非常依赖进口技术设备。
很多人都说芯片这个最主要的问题在光刻机，这个其实也没有错，但是也是并不完全对，光刻机是半导体芯片领域的最重要的环节之一，我们目前来说芯片领域的问题其实并不只是卡在光刻机技术上面，很多人都认为我们把光刻机技术攻克了，我们就可以完全实现自主化，这个说法有点草率了。
光刻机是我们众多难题里面的一个，其实其他的难题还在努力解决，不说其他就说硅片平面打磨技术我们都还是靠进口设备，这些只是被光刻机技术难题掩盖了而已，绝大多数人根本不知道这些，不过光刻机技术的确是我们目前最头疼的问题，也是最想要快速解决的问题，光刻机技术的难点在于四大方面。
第一方面就是光源系统，第二方面就是光学镜头系统，第三点就是双工平台系统，第四就是EDA系统，这四个只要有一个做不好，那么基本上就是达不到想要的成果，荷兰阿麦斯光刻机之所以能独霸，原因就在于它的十万个零件有欧美日韩等几十个国家共同提供，也就是说几乎是世界上科技最发达国家都加入了进去，并不是单独一个国家的水平。
我们国家之所以短时间难以突破，原因还是在于我们一个跟几十个较量，所以难度可想而知是什么样子的，知道这些了以后就不会觉得我们的科学家不够努力了吧，毕竟全世界没有哪个国家能单独生产出来高端光刻机，美国不行日本不行德国不行英国不行法国同样也不行，意大利荷兰更不可能，我们正在做他们做不到的事情。
虽然说我们现在的最先进的二十八纳米技术光刻机还在实验室里面，并没有真正的下线进入市场，主要的原因其实还是在精密度以及稳定性方面迟迟没有获得突破，虽然说过去几年陆陆续续都报道出来一些关键技术的突破，现实却是这些技术突破还在实验室里面，并没有真正的运用到实践当中，离真正运用到光刻机上面还有不少的时间。
这次长春突破的技术是光刻机关键技术之一，这种技术就是物镜系统里面的光学投影物镜制造，这个技术其实就是最关键技术之一的镜头物镜折射，用德国科学家的说法就是，这个镜头的镜片平面的平整度非常光滑，打一个比方就是把镜片放大到面积100平方公里 平整度需要保持在十厘米误差以内的平整度，可想而知难度有多高。
这次长春光机突破的这个技术就是这个了，镜片上面的突破，可以说光刻机最难的难点之一已经解决的时间不会太久，加上我们国家的光源系统稳定性也是非常好的，所以现在的两个核心问题技术获得突破，这个是可喜可贺的，但是也要明白突破并不代表已经完成，只是说技术突破离实际运用还早。
以我们这些年了投入跟技术突破，我们的光刻机很多技术已经得到解决，但是想要真正达到最先进水平并且用到生产上面，短时间内几乎不可能，按照现在的技术突破速度，我们想要达到先进水平，十五年内很难，因为这是一个产业链，并不是单独的某一样设备问题，整个产业链技术的提升才会真正帮助我们在光刻机在半导体领域获得全面突破达到自主话先进水平，所以说单独技术突破值得高兴，但是还是要认清现实需要更加努力，全方位努力才可以，不能偏科。
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（Mask Aligner) 又名：掩模对准曝光机，曝光系统，光刻系统等。常用的光刻机是掩膜对准光刻，所以叫 Mask Alignment System.
Photolithography（光刻） 意思是用光来制作一个图形（工艺）；
在硅片表面匀胶，然后将掩模版上的图形转移光刻胶上的过程将器件或电路结构临时“复制”到硅片上的过程。
扩展资料：
光刻相关介绍：
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、刻蚀、检测等工序。
在传统光学光刻技术逼近工艺极限的情况下，电子束光刻技术将有可能出现在与目前193i为代表的光学曝光技术及EUV技术相匹配的混合光刻中，在实现10nm级光刻中起重要的作用。
应该提到的是电子束曝光技术是推动℡☎联系：电子技术和℡☎联系：细加工技术进一步发展的关键技术，在℡☎联系：电子、℡☎联系：光学和℡☎联系：机械等℡☎联系：系统℡☎联系：细加工领域有着广泛的应用前景，而且除电子束直写光刻技术本身以外，几乎所有的新一代光刻技术所需要的掩模制作还是离不开电子束曝光技术。
参考资料来源：百度百科-光刻
参考资料来源：百度百科-光刻机
10月4日晚，芯片制造商中芯国际(00981.HK)在港交所公告确认，已受到美国出口管制。9日，中芯国际宣布称，基于部分自美国出口的设备、配件及原材料供货期会延长或有不准确性，公司正在评估该出口限制对本公司生产经营活动的影响，或造成重要不利影响。
此次，美国选择对中芯国际进行“进出口管制”的限制，也是为了对我国芯片制造领域进行压制。
目前全球半导体设备领域，美日两国垄断了全球80%左右的市场份额，其中美国占全球50%的市场，日本占30%，且在先进工艺上没有替代品，荷兰的ASML（镜头来自德国）基本受控于美国指令，因此相当于美国把光刻机这一块给控制了。
中芯国际是中国内地规模最大、技术最先进的集成电路芯片制造企业，提供 0.35℡☎联系：米到14纳米制程工艺设计和制造服务，其中最重要的就是光刻机。
作为芯片制造的核心设备——光刻机是关键核心技术。光刻机对机械精度要求非常高，光刻机中心的镜头由很多镜片串联组成，一块镜片要数万美元，镜片的抛光工作其技术积淀需要几十年甚至上百年，所以对于起步较晚的我国来说，发展自己的光刻机技术可谓一场攻坚战。
所以如果中芯国际被美国“限制”，其他芯片制造企业再“断供”的话，对于国内很多电子设备制造企业来说，将会彻底处于受制于人的被动状态。
所幸，目前我国已经在努力冲破其他国家的封锁和遏制，最好光刻机的公司每年也都会新增数百项的专利。
有报道称，而为了应对当前的不利形势，中芯国际在几个月前就从日本等国家采购了大批的关键设备和零部件，能够保证在一段时间内业务可以持续开展，避免出现断供。同时，中芯国际也已经计划在2020年内建设一条可生产40nm芯片的生产线，3年内完成28nm生产线的建设，以完全削弱对国外技术的依赖。
对于我国光刻机技术的发展，刚刚结束的“第三届半导体才智大会”上，新落成的中国第一家“芯片大学”——南京集成电路大学，也对我国未来芯片事业的发展才提供关键利好。这也是自美国对华为等公司进行芯片限制后的1年多时间以来，我国在 科技 领域及半导体领域的大进展。
如果说“限制”华为是美国政府对中国 科技 产业打压的开始，那么刚刚又宣布对中芯国际的“禁令”，或是美国“绞杀”中国半导体产业链的开始。因此，对于我国高 科技 企业而言，要尽快推进自主研发的能力，避免接下来更多中国半导体产业链企业被打击。
