光刻技术原理

光学光刻是通过广德照射用投影方法将掩模上的大规模集成电路器件的结构图形画在涂有光刻胶的硅片上，通过光的照射，光刻胶的成分发生化学反应，从而生成电路图。限制成品所能获得的最小尺寸与光刻系统能获得的分辨率直接相关，而减小照射光源的波长是提高分辨率的最有效途径。因为这个原因，开发新型短波长光源光刻机一直是各个国家的研究热点。

光刻分辨率取决于照明系统的部分相干性、掩模图形空间频率和衬比及成象系统的数值孔径等。相移掩模技术的应用有可能用传统的光刻技术和i线光刻机在最佳照明下刻划出尺寸为传统方法之半的图形，而且具有更大的焦深和曝光量范围。相移掩模方法有可能克服线/间隔图形传统光刻方法的局限性。

电子束光刻技术是微型技术加工发展的关键技术,他在纳米制造领域中起着不可替代的作用。电子束光刻主要是刻画微小的电路图，电路通常是以纳米微单位的。电子束光刻技术不需要掩膜，直接将会聚的电子束斑打在表面涂有光刻胶的衬底上。

聚焦离子束(Focused Ion beam, FIB)的系统是利用电透镜将离子束聚焦成非常小尺寸的显微切割仪器，她的原理与电子束光刻相近，不过是有电子变成离子。目前商业用途系统的离子束为液态金属离子源，金属材质为镓，因为镓元素具有熔点低、低蒸气压、及良好的抗氧化力；典型的离子束显微镜包括液相金属离子源、电透镜、扫描电极、二次粒子侦测器、5-6轴向移动的试片基座、真空系统、抗振动和磁场的装置、电子控制面板、和计算机等硬设备，外加电场于液相金属离子源 可使液态镓形成细小尖端，再加上负电场(Extractor) 牵引尖端的镓，而导出镓离子束，在一般工作电压下，尖端电流密度约为1埃10-8 Amp/cm2，以电透镜聚焦，经过一连串变化孔径 (Automatic Variable Aperture, AVA)可决定离子束的大小，再经过二次聚焦至试片表面，利用物理碰撞来达到切割之目的。

EUV 光刻技术

在微电子技术的发展历程中，人们一直在研究开发新的IC制造技术来缩小线宽和增大芯片的容量。我们也普遍的把软X射线投影光刻称作极紫外投影光刻。在光刻技术领域我们的科学家们对极紫外投影光刻EUV技术的研究最为深入也取得了突破性的进展，使极紫外投影光刻技术最有希望被普遍使用到以后的集成电路生产当中。它支持22nm以及更小线宽的集成电路生产使用。  

极端紫外光刻技术所使用的光刻机的对准套刻精度要达到10nm，其研发和制造原理实际上和传统的光学光刻在原理上十分相似。对光刻机的研究重点是要求定位要极其快速精密以及逐场调平调焦技术，因为光刻机在工作时拼接图形和步进式扫描曝光的次数很多。不仅如此入射对准光波信号的采集以及处理问题还需要解决。

EUV技术的进展还是比较缓慢的，而且将消耗大量的资金。尽管目前很少厂商将这项技术应用到生产中，但是极紫外光刻技术却一直是近些年来的研究热点，所有厂商对这项技术也都充满了期盼，希望这项技术能有更大的进步，能够早日投入大规模使用。

在摩尔定律的规律下，以及在如今科学技术快速发展的信息时代，新一代的光刻技术就应该被选择和研究，在当前微电子行业最为人关注，而在这些高新技术当中，极紫外光刻与其他技术相比又有明显的优势。极紫外光刻的分辨率至少能达到30nm以下,且更容易收到各集成电路生产厂商的青睐，因为极紫外光刻是传统光刻技术的拓展，同时集成电路的设计人员也更喜欢选择这种全面符合设计规则的光刻技术。极紫外光刻技术掩模的制造难度不高，具有一定的产量优势。

1895年，德国物理学家伦琴首先发现了X射线，也因此获得了诺贝尔物理学奖。X射线是一种与其他粒子一样具有波粒二象性的电磁波，可以是重原子能级跃迁或着是加速电子与电磁场耦合辐射的产物。X射线的波长极短，1972年X射线被最早提出用于光刻技术上，X射线在用于光刻时的波长通常在0.7到0.12nm之间，它极强的穿透性决定了它在厚材料上也能定义出高分辨率的图形。

 X射线波长极短，使得其不会发生严重的衍射现象。我们在使用X射线进行曝光时对波长的选择是受到一定因素限制的，在曝光过程中，光刻胶会吸收X射线光子，而产生射程随X射线波长变化而相继改变的光电子，这些光电子会降低光刻分辨率，X射线的波长越短，光电子的射程越远，对光刻越不利。因此增加X射线的波长有助于提高光刻分辨率。然而长波长的X射线会加宽图形的线宽，考虑多种因素的影响，通常只能折中选择X射线的波长。

在后光学光刻的技术中，其最主要且最困难的技术就是掩模制造技术，其中1：1的光刻非常困难，是妨碍技术发展的难题之一。所以说，我们认为掩模开发是对于其应用于工业发展的重要环节，也是决定成败的关键。在过去的发展中，科学家对其已经得到了巨大的发展，也有一些新型材料的发现以及应用，有一些已经在实验室中得以实践，但对于工业发展还是没有什么重大的成就。

X射线掩模的基本结构包括薄膜、吸收体、框架、衬底，其中薄膜衬基材料一般使用Si、SiC、金刚石。吸收体主要使用金、钨等材料，其结构图如图所示：

纳米压印技术是美国普林斯顿大学华裔科学家周郁在20 世纪1995 年首先提出的。这项技术具有生产效率高、成本低、工艺过程简单等优点, 已被证实是纳米尺寸大面积结构复制最有前途的下一代光刻技术之一。目前该技术能实现分辨率达5 nm以下的水平。纳米压印技术主要包括热压印、紫外压印以及微接触印刷。

华中数控，当前市场被忽略的芯片概念股

光刻机的价值大家都了解，请看下面两条新闻

 第一条
       2016年4月28日，清华大学成功研发光刻机核心设备双工件样机。

       项目由清华大学机械工程系朱煜教授担任负责人，以研制光刻机双工件台系统样机为目标，力争为研发65-28nm双工件台干式及浸没式光刻机提供具有自主知识产权的产品级技术。项目联合了华中科技大学、上海微电子 装备有限公司和成都工具所等3家单位，下设10个课题。清华大学机械工程系、精密仪器系和材料学院分别承担了其中6个课题，机械工程系IC装备团队承担了样机集成研发等核心科研任务。

       光刻机运动控制其中系统由华中科技大学和华中数控共建的国家数控系统工程研究中心研发。

       并设有光刻机运动控制团队：
       团队负责人：周云飞教授
       教师队伍：2人，其中教授1人，副教授1人 ；博士研究生：4人 ；硕士研究生：9人。
       目前的研究方向： 数控和IC装备技术研究
        

       华中科技大学国家光电实验室首次实现 9nm 线宽光刻
       2016年底，华中科技大学国家光电实验室目前利用双光束在光刻胶上首次完成了 9nm 线宽，双线间距低至约 50nm 的超分辨光刻。未来将这一工程化应用到光刻机上可以突破国外的专利壁垒，直接达到 EUV 的加工水平。

3月4日晚，大国重器（第二季）第七集《智造先锋》在CCTV-2财经频道首播，华中数控作为数控系统行业的代表亮相大国重器。

霸气非凡的华中数控董事长陈吉红：“我们的目标就是要。打破在这个领域，中国的被动局面