光刻機or蝕刻機?別再傻傻分不清了

光刻機與蝕刻機作為晶片製造領域核心設備，在晶片製造過程中，兩者缺一不可。長期以來先進的光刻機一直被荷蘭的ASML公司壟斷，尤其是今年美國對華為實施多層次禁令後，使得光刻機熱度一直未減，而蝕刻機似乎沒有光刻機那麼受到關注，但是這兩者又好像兩兄弟一樣總是成對出現，給讀者感覺它們似乎是同一種產品，技術難度相同，傻傻分不清什麼是光刻機，什麼是蝕刻機。今天就來談一談這兩者的區別。

光刻機、蝕刻機的應用範圍很廣，集成電路只是其應用較多的方向之一，也是目前業內爭論最激烈的一個領域。半導體晶片的生產主要分為設計、製造、封裝和測試等四大環節，目前在晶片設計和封裝、測試等環節我國已具備世界同等先進技術水平，但在晶片製造環節卻差距甚遠，而光刻機、蝕刻機就是這一環節的核心設備。

什麼是光刻機

光刻機（Mask Aligner）學名又稱為：掩模對準曝光機、曝光系統、光刻系統等。晶片製造過程的核心是將設計在掩模板上的電路圖案曝光轉移到矽片表面，而光刻機正是完成這一步驟不可或缺的利器。

光刻的原理是在矽片表面覆蓋一層具有高度光敏感性光刻膠，再用光線（一般是紫外光、深紫外光DUV、極紫外光EUV）透過掩模照射在矽片表面，被光線照射到的光刻膠會發生反應，然後用特定溶劑洗去被照射/未被照射的光刻膠， 就實現了電路圖從掩模板到矽片的轉移。一般的光刻工藝要經歷矽片表面清洗烘乾、塗底、旋塗光刻膠、軟烘、對準曝光、後烘、顯影、硬烘、刻蝕等工序。

光刻機就是利用光刻的原理設計的，其工作原理就是通過一系列光源能量、形狀控制手段，將光束透射過畫著線路圖的掩模板，經物鏡補償各種光學誤差，將線路圖成比例縮小後映射到矽片表面上，然後使用化學方法顯影，得到刻在矽片上的電路圖。

光刻機被譽為半導體製造業皇冠上的明珠，其技術含量和價值含量都極高。光刻機涉及系統集成、精密光學、精密運動、精密物料傳輸、高精度微環境控制等多項先進技術，是所有半導體製造設備中技術含量最高的設備，因此也具備極高的單臺價值量，目前世界上最先進的 ASML EUV光刻機單價達到近一億歐元，可滿足 7nm 製程晶片的生產。

什麼是蝕刻機

或許在很多人看來，刻蝕技術並不如光刻機那般「高貴」，但刻蝕在晶片的加工和生產過程中同樣不可或缺。刻蝕機主要工作是按照前段光刻機「描繪」出來的線路來對晶片進行更深入的微觀雕刻，刻出溝槽或接觸孔，然後除去表面的光刻膠，從而形成刻蝕線路圖案。

在晶片製造領域，光刻機像是前端，而蝕刻機就是後端。光刻機的作用是把電路圖描繪至覆蓋有光刻膠的矽片上，而蝕刻機的作用就是按照光刻機描繪的電路圖把矽片上其它不需要的光刻膠腐蝕去除，完成電路圖的雕刻轉移至矽片表面。兩者一個是設計者，一個是執行者，整個晶片生產過程中，需要重複使用兩種設備，直至將完整的電路圖蝕刻到矽晶圓上為止。

目前，我國在蝕刻機領域已達到世界先進水平，尤其是中微半導體成功突破研製的5nm蝕刻機已領先於其它企業，而且得到了臺積電的驗證。真正面臨技術挑戰，也是被卡脖子的領域是光刻機。不過日前中科院院長白春禮表示，已將光刻機等技術難度較高的產品列入科研清單，未來將集中力量對這些「卡脖子」的技術進行攻關。相信未來光刻機技術也會實現重大突破。