常见的光刻设备有哪些

1. 接触式 / 接近式光刻机

• 原理：掩模与硅片直接接触（接触式）或保持微小间隙（接近式），通过紫外光曝光。

• 特点：

• 接触式：分辨率较高（微米级），但掩模易磨损。

• 接近式：减少掩模损伤，但分辨率略低。

• 应用：早期半导体制造、MEMS 器件、LCD 面板等。

2. 投影式光刻机

• 原理：通过光学透镜系统将掩模图案投影到硅片上，避免直接接触。

• 细分类型：

• 步进投影光刻机（Stepper）：分步曝光，逐区域成像，适用于高精度要求。

• 步进扫描光刻机（Scanner）：结合步进和扫描技术，支持更大尺寸晶圆（如 12 英寸）。

• 特点：

• 分辨率高（纳米级），效率高，广泛用于集成电路制造。

• 光源以深紫外（DUV）为主，如 ArF 准分子激光（193nm）。

• 厂商：ASML（TWINSCAN 系列）、尼康、佳能。

3. 深紫外（DUV）光刻机

• 原理：使用准分子激光（如 ArF 193nm）作为光源，通过光学系统缩小投影。

• 特点：

• 分辨率可达 10nm 级，支持 65nm 至 7nm 制程。

• 结合多重曝光技术（如双重图形化）进一步提升精度。

• 应用：主流半导体芯片制造。

4. 极紫外（EUV）光刻机

• 原理：采用极紫外光（13.5nm），通过反射式光学系统曝光。

• 特点：

• 分辨率达 5nm 以下，直接实现单次曝光，无需复杂多重工艺。

• 技术难度高、成本昂贵（单台超 1 亿美元），仅 ASML 掌握核心技术。

• 应用：7nm 以下先进制程（如 CPU、GPU）。

5. 电子束光刻机

• 原理：利用电子束直接在硅片表面扫描写入图案，无需掩模。

• 特点：

• 分辨率极高（亚纳米级），但速度慢、成本高。

• 常用于科研、掩模制作或小批量高精度器件。

• 应用：纳米器件研发、量子芯片等。

6. 激光直写光刻机

• 原理：通过激光束直接在光刻胶上扫描成像，无需掩模。

• 特点：

• 灵活性高，适合快速原型开发或定制化图案。

• 分辨率可达微米至亚微米级。

• 应用：MEMS、传感器、光电器件等。

关键厂商

• ASML：全球领先，主导 EUV 和高端 DUV 市场。

• 尼康 / 佳能：传统光刻设备厂商，主要提供 DUV 步进扫描设备。

• 上海微电子（SMEE）：国产光刻机代表，聚焦中低端市场。

总结

• 量产主流：投影式 DUV 光刻机（如 ASML 的 ArF 机型）。

• 先进制程：EUV 光刻机（ASML 独家供应）。

• 特殊需求：电子束或激光直写用于科研或高精度场景。