光刻机是半导体制造中的核心设备，主要用于将电路图案转移到硅片上。其工艺流程复杂且精密，设备售价极高。以下是详细说明：

一、光刻机工艺流程

光刻流程可分为以下核心步骤，整个过程在无尘环境中进行：

1. 晶圆预处理

   • 清洗：去除硅片表面的颗粒和污染物。
   • 涂覆光刻胶：在硅片上均匀旋涂一层对光敏感的光刻胶（正胶遇光分解，负胶遇光聚合）。

2. 对准与曝光

   • 掩模版（Mask）加载：将刻有电路图案的掩模版装入设备。
   • 精密对准：通过光学系统将掩模版图案与硅片上的标记对准（精度达纳米级）。
   • 光源曝光：
     • DUV光刻机：使用深紫外线（193nm）光源。
     • EUV光刻机：使用极紫外光（13.5nm）在真空环境中曝光，由激光轰击锡滴产生等离子体光源。
   • 光学投影：通过物镜组将掩模版图案缩小（通常缩小4倍）投影到光刻胶上。

3. 后处理

   • 显影：用化学溶剂溶解曝光部分的光刻胶（正胶）或未曝光部分（负胶），形成三维电路图案。
   • 刻蚀：通过干法（等离子体）或湿法（酸液）去除未被光刻胶覆盖的硅片材料。
   • 光刻胶去除：剥离残留光刻胶，得到最终电路图形。

二、光刻机类型与售价

光刻机价格因技术和精度差异巨大：

1. DUV光刻机（深紫外光刻）

• 适用制程：7nm及以上（如中芯国际14nm芯片）。
• 主流型号：
  • ASML Twinscan NXT:2000i：支持多重曝光实现7-5nm，售价约 6,000万~8,000万美元。
  • NXT:1980Di：成熟工艺用（28nm以上），售价约 3,000万美元。
• 产能：每小时处理200~300片晶圆。

2. EUV光刻机（极紫外光刻）

• 适用制程：7nm及以下先进制程（如台积电3nm芯片）。
• 核心型号：ASML NXE:3600D（最新款）
  • 售价：约1.5亿~2亿美元（2024年数据）。
  • 关键参数：精度达1.1nm，每小时处理170片晶圆。
  • 技术壁垒：依赖德国蔡司镜头、美国光源系统等顶级供应链。
• 维护成本：单台年维护费用超千万美元，需定期更换价值数十万美元的反射镜。

3. 其他厂商对比

• 日本尼康（Nikon）：DUV光刻机为主，价格较ASML低20%~30%。
• 上海微电子（SMEE）：量产机型支持90nm制程，售价约 1,000万美元，28nm光刻机研发中。

三、附加说明

1. 成本构成：
   • 光刻机占晶圆厂设备投资的20%~30%。
   • EUV设备需配套真空环境、超纯净水系统等，总投入超3亿美元。
2. 限售影响：
   • 高端EUV受《瓦森纳协定》限制，无法向中国大陆出口，中芯国际等企业依赖DUV多重曝光实现7nm。
3. 技术趋势：
   • 下一代High-NA EUV光刻机（NA=0.55）预计2025年量产，单价可能突破 3.5亿美元。

总结

光刻机是半导体制造的“皇冠明珠”，其技术壁垒与价格体现了芯片产业的投入强度，也是当前国际科技竞争的核心领域之一。