在半導(dǎo)體芯片制造產(chǎn)線中，光刻是將電路設(shè)計(jì)師繪制的納米級(jí)版圖精確轉(zhuǎn)印至硅晶圓表面的核心工序，而承擔(dān)這一使命的關(guān)鍵裝備便是光學(xué)投影光刻機(jī)。一臺(tái)現(xiàn)代光刻機(jī)通過極紫外或深紫外光源、精密掩模版、巨型投影物鏡組及納米級(jí)雙工件臺(tái)系統(tǒng)的協(xié)同運(yùn)作，把掩模版上的電路圖形縮小數(shù)倍后投影曝光到涂布光刻膠的晶圓上，其分辨率直接決定了芯片可實(shí)現(xiàn)的工藝節(jié)點(diǎn)與集成度。

　　光刻機(jī)的曝光流程遵循瑞利判據(jù)所描述的光學(xué)成像規(guī)律。首先，深紫外準(zhǔn)分子激光器（ArF，193nm）或極紫外等離子體光源發(fā)出高亮度光束，經(jīng)照明系統(tǒng)勻化并采用離軸照明（OAI）等技法優(yōu)化后照射至掩模版——掩模版是鍍有電路圖案吸收層的石英板，通常圖案尺寸為晶圓實(shí)際尺寸的4倍。透過掩模版的光攜帶電路信息進(jìn)入由十余片至數(shù)十片超高純度熔石英透鏡（DUV）或多層鉬/硅反射鏡（EUV）組成的投影物鏡系統(tǒng)，該系統(tǒng)將掩模圖形縮小并聚焦成像于晶圓表面光刻膠層上。與此同時(shí)，掩模臺(tái)與晶圓臺(tái)以嚴(yán)格同步的高加速度掃描運(yùn)動(dòng)或分步重復(fù)靜止曝光，完成整片晶圓所有曝光場(chǎng)的拼接。曝光后光刻膠發(fā)生光化學(xué)反應(yīng)，經(jīng)后烘與顯影去除可溶區(qū)域，留下與掩模一致的耐刻蝕圖形，供后續(xù)刻蝕或離子注入使用。為突破光學(xué)衍射極限，先進(jìn)制程廣泛采用浸沒式光刻技術(shù)——在投影鏡頭最末片與晶圓間填充超純水（折射率n≈1.44），將有效曝光波長等效縮短至約134nm從而提升分辨率；配合計(jì)算光刻（OPC光學(xué)鄰近效應(yīng)校正）與多重曝光技術(shù)，可進(jìn)一步延伸制程節(jié)點(diǎn)。
 

　　光刻機(jī)的關(guān)鍵技術(shù)指標(biāo)包括分辨率（R=k?λ/NA）、套刻精度及每小時(shí)晶圓處理量（WPH）。投影物鏡的數(shù)值孔徑NA越大、光源波長λ越短，分辨率越高；套刻精度則依賴激光干涉儀實(shí)時(shí)反饋的工件臺(tái)定位系統(tǒng)與高精度對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記識(shí)別算法。整機(jī)需在嚴(yán)格溫控、隔振及超凈環(huán)境下運(yùn)行，部分型號(hào)配備雙工件臺(tái)——一側(cè)曝光同時(shí)另一側(cè)進(jìn)行對(duì)準(zhǔn)與上下片，以大化產(chǎn)能。

　　在應(yīng)用領(lǐng)域上，投影式光刻機(jī)是大規(guī)模集成電路晶圓廠主設(shè)備，用于邏輯芯片（CPU/GPU/SoC）、存儲(chǔ)芯片各金屬層、多晶硅柵極層及接觸孔層的圖形化，貫穿芯片制造數(shù)十次乃至上百次光刻循環(huán)；在先進(jìn)封裝領(lǐng)域衍生出的光刻步進(jìn)機(jī)用于凸點(diǎn)制作、再布線層（RDL）及硅通孔（TSV）圖形轉(zhuǎn)移；化合物半導(dǎo)體產(chǎn)線亦采用深紫外光刻機(jī)完成外延片圖形化；部分高校與研究所的中試線配置簡(jiǎn)化版接近式或投影光刻機(jī)用于教學(xué)培訓(xùn)、掩模版制作及非先進(jìn)節(jié)點(diǎn)的器件研發(fā)。對(duì)于半導(dǎo)體制造企業(yè)而言，光刻機(jī)的性能與穩(wěn)定性直接關(guān)聯(lián)產(chǎn)線良率、最小特征尺寸及整體制造成本，是芯片制造工藝鏈條中核心的裝備。