光刻技术发展路径：从接触式到接近式，再到投影式

光刻机是芯片制造中最复杂、最昂贵的设备。可以说是人类科技之巅，那它的发展路径是怎么样的呢？

接触式光刻技术

接触式光刻技术良率低、成本高:接触式光刻技术出现于20世纪60年代，是小规模集成电路时期最主要的光刻技术。

接触式光刻技术中掩膜版与晶圆表面的光刻胶直接接触，一次曝光整个衬底，掩膜版图形与晶圆图形的尺寸关系是1:1，分辨率可达亚微米级。

特点

接触式可以减小光的衍射效应，但在接触过程中晶圆与掩膜版之间的摩擦容易形成划痕，产生颗粒沾污，降低了晶圆良率及掩膜版的使用寿命，需要经常更换掩膜版，故接近式光刻技术得以引入。

接近式光刻技术

接近式光刻技术分辨率有限:接近式光刻技术广泛应用于20世纪70年代，接近式光刻技术中的掩膜版与晶圆表明光刻胶并未直接接触，留有被氮气填充的间隙。

特点

最小分辨尺寸与间隙成正比，间隙越小，分辨率越高。缺点是掩膜版和晶圆之间的间距会导致光产生衍射效应，因此接近式光刻机的空间分辨率极限约为2u m。随着特征尺寸缩小，出现了投影光刻技术。

投影光刻技术

投影光刻技术有效提高分辨率:20世纪70年代中后期出现投影光刻技术，基于远场傅里叶光学成像原理，在掩膜版和光刻胶之间采用了具有缩小倍率的投影成像物镜，有效提高了分辨率。早期掩膜版与衬底图形尺寸比为1:1，随着集成电路尺寸的不断缩小，出现了缩小倍率的步进重复光刻技术。

步进重复光刻主要应用于0.25微米以上工艺:光刻时掩膜版固定不动，晶圆步进运动，完成全部曝光工作。随着集成电路的集成度不断提高，芯片面积变大，要求一次曝光的面积增大，促使更为先进的步进扫描光刻机问世。目前步进重复光刻主要应用于0.25微米以上工艺及先进封装领域。

步进扫描光刻被大量采用:步进扫描光刻机在曝光视场尺寸及曝光均匀性上更有优势，在0.25微米以下的制造中减少了步进重复光刻机的应用。

步进扫描采用动态扫描方式，掩膜版相对晶圆同步完成扫描运动，完成当前曝光后，至下一步扫描场位置，继续进行重复曝光，直到整个晶圆曝光完毕。从0.18微米节点开始，硅基底CMOS工艺大量采用步进扫描光刻，7nm以下工艺节点使用的EUV采用的也是步进扫描方式。