二、IC的制造

　　想直接看芯片制造的可以直接空降至此。

　　下文中的光刻機主要指步進式和掃描式光刻機。

　　1. 首先我們知道，光刻的大致流程是，一個晶圓（wafer）（通常直徑為300mm）上涂一層光刻膠，然后光線經過一個已經刻有電路圖案（pattern）的掩膜版（mask or reticle）照射到晶圓上，晶圓上的光刻膠部分感光（對應有圖案的部分），接著做后續的溶解光刻膠、蝕刻晶圓等處理。然后再涂一層光刻膠，重復上述步驟幾十次，以達到所需要求；

　　2. 簡化結構請看下圖。掩膜版和晶圓各自安裝在一個運動平臺上（reticle stage and wafer stage）。光刻時，兩者運動到規定的位置，光源打開。光線通過掩膜版后，經過透鏡，該透鏡能夠將電路圖案縮小至原來的四分之一，然后投射到晶圓上，使光刻膠部分感光。

　　3. 一塊晶圓上有很多die，每一個die上都刻有相同的電路圖案，即一塊晶圓可以出產很多芯片。一個die典型的尺寸是26×32mm。光刻機主要有兩種，一種叫做stepper，即掩膜版和晶圓上的某一個die運動到位后，光源開、閉，完成一次光刻，然后晶圓運動使得下一個die到位，再進行一次光刻，依此類推。而另一種光刻機叫做scanner，即光線被限制在一條縫的區域內，光刻時，掩膜版和晶圓同時運動，使光線以掃描的方式掃過一個die的區域，從而將電路圖案刻在晶圓上（見下圖（b））。scanner比stepper的優勢在于，可以提供更大的die的尺寸。其原因在于，對于一個固定尺寸的圓透鏡，比如直徑32mm的圓（指投射后的區域大小），其允許透過的光線的區域尺寸是受限的。若采用stepper的step-and-expose方式進行光刻，一個die的區域必須能被包含在直徑32mm的圓中，因此能獲得的最大的die的尺寸為22×22mm；若采用scanner的step-and-scan方式，透鏡能夠提供的矩形區域長度可以到26mm（26×8mm）甚至更長，將光縫設置為這個尺寸，使用掃描的方式便可以獲得26×Lmm的區域（L為掃描長度）。區域示意見下圖（a）。同樣的透鏡在stepper下可以實現更大區域的意義在于，當你需要生產尺寸較大的芯片的時候，換一個更大的透鏡的費用是昂貴的。

　　4. Scanner的step-and-scan過程的示意圖如下：

　　5. 為了使每層的電路相互之間不發生干涉，需要對上下平臺進行精密運動控制。掃描時上下平臺應處于勻速運動階段。目前最小的層疊誤差小于2nm（單個機器內）或3nm（不同機器間）。

　　6. 光源的波長一般為365、248、193、157甚至13.5 nm（EUV， Extreme Ultraviolet）。因為光刻過程受到衍射限制，光源波長越小，能夠做出的芯片尺寸就越小。

　　7. 在透鏡和晶圓之間加入折射率大于1的液體（如水），可以減小光線波長，從而提高NA（數值孔徑）和分辨率。這種光刻機叫浸潤式（immersion）光刻機。

　　8. 世界上做高端光刻機的廠家主要有ASML、Nikon和Canon。佳能大概已經不行了。Nikon每年開個會叫做LithoVision。