光刻機，全稱為光刻曝光機（Photolithography Scanner or Stepper），是半導(dǎo)體制造中極為關(guān)鍵的核心設(shè)備之一。它主要用于將微縮化的電路圖案精確投影到硅片（wafer）表面上的光刻膠層中，從而形成芯片所需的圖形結(jié)構(gòu)。光刻技術(shù)決定了芯片的最小線寬和集成度，是決定芯片制程（如7nm、5nm、3nm）的關(guān)鍵工藝。
一、光刻機的英文全稱與定義
光刻機的英文全稱是 Photolithography Scanner 或 Photolithography Stepper，中文可以翻譯為“光刻掃描投影機”或“光刻步進投影機”。
Photolithography：意為“光刻”，即利用光照射使光刻膠發(fā)生化學(xué)變化。
Scanner：掃描式投影，常見于現(xiàn)代高端光刻機，利用掃描方式曝光整片晶圓。
Stepper：步進式光刻機，通過在晶圓上逐個“步進”地重復(fù)曝光。
根據(jù)不同曝光方式，“Scanner”與“Stepper”雖有區(qū)別，但都歸屬于光刻設(shè)備的大家族。實際上，現(xiàn)代高端光刻設(shè)備通常是“Step-and-Scan”，即結(jié)合步進與掃描。
二、光刻機的技術(shù)組成
理解光刻機的全稱，不能僅限于字面，更應(yīng)理解其涉及的各個系統(tǒng)和工程模塊：
1. 光學(xué)系統(tǒng)（Projection Optics）
光刻機使用高精度光學(xué)系統(tǒng)（如投影鏡頭、反射鏡）將掩模（Mask）圖案縮小投影到硅片表面?，F(xiàn)代設(shè)備中，透鏡系統(tǒng)使用極高折射率材料，或采用反射式鏡組（在EUV系統(tǒng)中）。這決定了分辨率和圖像失真率，是實現(xiàn)納米級圖案的核心。
2. 光源系統(tǒng)（Illumination）
光源是決定成像分辨率的關(guān)鍵因素。根據(jù)使用的光波長不同，光刻機分為：
G-line（436nm）
I-line（365nm）
KrF（248nm）
ArF（193nm）
EUV（13.5nm）
目前最先進的EUV光刻機采用等離子體激光產(chǎn)生極紫外光，突破分辨率極限。
3. 掩模與對準系統(tǒng)（Mask & Alignment）
掩模是電路圖案的“模板”，通過精密對準系統(tǒng)與晶圓圖案準確重合，確保多層芯片結(jié)構(gòu)的圖案疊加無誤差。
4. 晶圓平臺與步進掃描系統(tǒng)
晶圓放置在高速移動的精密平臺上，系統(tǒng)以亞納米精度控制其運動，實現(xiàn)“步進曝光”或“掃描曝光”。
5. 圖像處理與控制系統(tǒng)
通過先進控制算法，實現(xiàn)自動對焦、自動對準、圖案識別、光場均勻性控制等功能，確保高良率和重復(fù)性。
三、光刻機的分類與發(fā)展階段
根據(jù)功能、精度和使用場景，光刻機可以進一步細分：
1. 按波長分類
可見光光刻機（G/I線）：主要用于MEMS或LCD制造；
深紫外光刻機（DUV）：193nm主流設(shè)備，用于28nm及以下；
極紫外光刻機（EUV）：13.5nm，目前唯一可用于5nm以下芯片制程。
2. 按成像方式
接觸式光刻（Contact）
投影式光刻（Projection）
掃描步進式光刻（Step-and-Scan）
現(xiàn)代高端芯片制造全部使用后兩者。
四、光刻機在芯片制造中的地位
在一顆先進芯片的制造過程中，需要經(jīng)過幾十次光刻步驟，每一步都必須對準前一層圖案，才能成功構(gòu)建納米級三維結(jié)構(gòu)。光刻直接決定芯片的集成度、速度、功耗和穩(wěn)定性，因此被稱為“半導(dǎo)體工業(yè)的皇冠明珠”。
目前臺積電、三星、英特爾等先進代工廠的3nm與2nm制程均依賴EUV光刻技術(shù)，而其設(shè)備則來自荷蘭ASML公司，其光刻機全稱為：ASML EUV Photolithography Scanner。
五、常見的光刻機型號與全稱示例
ASML Twinscan NXE:3600D
全稱：Extreme Ultraviolet (EUV) Photolithography Scanner System
用于5nm~3nm制程。
Nikon NSR-S631E
全稱：ArF Immersion Lithography Stepper
用于DUV浸沒式光刻（適合7nm~28nm）。
六、總結(jié)
光刻機的全稱“Photolithography Scanner”或“Photolithography Stepper”，不僅是名稱，更是集成了光學(xué)工程、納米技術(shù)、精密機械與控制系統(tǒng)的代表。它是現(xiàn)代芯片制程技術(shù)中最關(guān)鍵、最昂貴、最復(fù)雜的設(shè)備之一。
