日本首台半导体光刻机长啥样? 竟然和相机有点像！

佳能※1于1970年发售了日本首台半导体光刻机「PPC-1※2」，今年是佳能正式投入半导体光刻机领域50周年。半导体器件被广泛应用于从智能手机到汽车等各个领域，在其制造过程中半导体光刻机必不可少。随着数字技术的迅速发展，佳能的半导体光刻机也在不断升级。

首台日本产半导体光刻机「PPC-1」

佳能光刻机的历史始于对相机镜头技术的高度应用。灵活运用20世纪60年代中期在相机镜头开发中积累的技术，佳能研发出了用于光掩膜制造的高分辨率镜头。此后，为了进一步扩大业务范围，佳能开始了半导体光刻机的研发，并于1970年成功发售日本首台半导体光刻机「PPC-1」，正式进入半导体光刻机领域。

佳能于1975年发售的「FPA-141F」光刻机在世界上首次实现了1微米※3以下的曝光，此项技术作为“重要科学技术历史资料(未来技术遗产)”，于2010年被日本国立科学博物馆产业技术历史资料信息中心收录。

目前佳能的光刻机阵容包括i线光刻机※4和KrF光刻机※5产品线，并根据时代的需求在不断扩大应用范围。今后，佳能将继续扩充半导体光刻机的产品阵容和可选功能，以支持各种尺寸和材料的晶圆以及下一代封装※6工艺。此外，在尖端领域为满足电路图案进一步微细化的需求，佳能也在致力于推进纳米压印半导体制造设备※7的研发,并使之能应用于大规模生产。

自1986年起，佳能将半导体光刻机技术应用于平板显示器制造领域，开始开发、制造和销售平板显示曝光设备。今后佳能也将继续致力于提高清晰度和生产效率，以满足液晶和OLED显示设备制造的需求。

佳能投入半导体领域迎来50周年，今后将继续提升光刻设备技术，为社会发展做出贡献。

<何谓半导体器件>

半导体器件被用于智能手机、电脑、数码相机等几乎所有的日常产品中，支撑着我们的日常生活。随着万物互联的物联网时代到来，不管是汽车和家电等各种物品上搭载的传感器和通信器件、还是分析大数据的AI(人工智能)处理器等，半导体器件之于这个社会比以往任何时候都更加不可或缺，并且其需求还在不断增加。

<何谓半导体光刻机>

半导体光刻机在半导体器件的制造过程中，承担“曝光”的作用。半导体器件是通过将精细电路图案曝光在称为晶圆的半导体基板上而制成的。半导体光刻机设备的作用是将在掩膜版上绘制的电路图案通过投影透镜缩小，再将图案曝光在晶圆上。晶圆在晶圆台上依次移动，电路图案将在一个晶圆上重复曝光。因为电路是由从微米到纳米※8级别的超精细图案经过多层堆叠制成，所以半导体光刻机也需具备超高精密的技术，以满足从微米到纳米单位级别的性能。

<半导体器件制造工艺>

1.制作掩膜版(原版)。 设计决定半导体芯片功能和性能的电路。电路图案绘制在数十块玻璃板上。

2.准备晶圆。 准备半导体器件基础的圆盘形晶圆。加热后在表面形成氧化膜，然后涂上光阻(感光剂)。

3.在晶圆上绘制电路图案。

① 光照在掩膜版上，将电路图案曝光在晶圆上。光通过透镜缩小，可以画出更细的线。电路的线宽越细，一个半导体器件上可集成的半导体元件数量就越多，从而可以获得高性能且多功能的半导体器件。(使用光刻机)

(曝光的原理图)

光照到部分的光阻发生变化后，使用显影液将曝光部分去除。

② 光阻覆盖部分以外的氧化膜通过与气体反应去除。

③ 在去除不需要的光阻后，在裸露的晶圆上，通过注入离子使晶体管有效工作，由此来制造半导体元件。

④ 用绝缘膜覆盖整个晶圆后，将表面弄平整确保没有凹凸。随后涂上光阻，准备下一层电路图案的曝光。

重复①～④的工艺，在晶圆表面形成多个层，然后通过布线连接。

4.从晶圆上切下半导体芯片。

5.将芯片粘在框架上，接上电线。检查工程后半导体器件制作完成。

※1 为方便读者理解，本文中佳能可指代：佳能(中国)有限公司，佳能股份有限公司，佳能品牌。

※2 PPC是Projection Print Camera的简称。发售当时被称为半导体洗印设备，而非半导体光刻机。

※3 1微米是100万分之一米。

※4 使用i线(水银灯波长 365nm)光源的半导体光刻机。1nm(纳米)是10亿分之1米。

※5 使用波长248nm，由氪(Kr)气体和氟(F)气体产生的激光的半导体光刻机。

※6 保护精密的IC芯片免受外部环境影响，并在安装时实现与外部的电气连接。

※7 通过将掩膜(模具)像压膜一样直接压在晶圆的光阻(树脂)上，可以如实地临摹掩膜的电路图案，与传统的光刻机相比，其特点是可以绘制高分辨率的图案。

※8 1㎛(微米)是100万分之1米。1nm(纳米)是10亿分之1米。