一些不了解製程的人可能會認為晶片製造僅僅依靠光刻機。他們可能會錯誤地認為，工廠只需要一台放置晶圓的中央光刻機，機器利用光「蝕刻」晶片，從而完成主要的加工步驟。例如，有人可能會說購買100台光刻機可以創建100條晶片生產線，這簡單地了解流程。

實際上，更準確的說法是晶片上的晶體管是「蝕刻」的。使用等離子體物理衝擊或浸入化學溶液等方法，在晶圓上形成凹槽和溝槽，最終形成電晶體。然而，哪些部分需要蝕刻，哪些部分不需要蝕刻是由光刻引導的。可以說，在進行任何蝕刻之前，光刻用於使用“掩模”（光掩模）來確定蝕刻應該發生的位置。而且，蝕刻凹槽和溝槽的方法非常複雜，常常需要在晶圓上重複蝕刻和沈積各種材料。每個步驟之後都需要進行清潔。

FAB晶圓加工涉及的實際步驟極為複雜，有時總計數千個步驟。光刻需要重複進行，往往需要多台光刻機。對於複雜的先進晶片製造工藝，用於光刻的一組光掩模可能由數十個掩模組成。關鍵步驟需要精密光刻機，而精度較低的機器可用於要求不高的任務。在晶圓上完成電晶體層後，在頂部創建用於連接的金屬互連層。此層的精度要求相對較低，因為就像建造建築物一樣，互連可以分為多層，每層之間的間距更寬。

從開始晶圓加工到將單一晶片交付給客戶，由於涉及的步驟眾多，可能需要幾個月的時間。生產線上的機器不僅生產一種類型的晶片，還可以加工其他晶圓。管理如何在指定時間將不同晶片的不同晶圓調度並交付到指定機器是FAB生產流程管理的重要問題。即使優先考慮一顆晶片的加工流程，但對於多步驟的製程來說，完成單片晶圓的加工仍需要一到兩個月的時間。

當客戶向 FAB 要求晶片製造時，它並不能立即提供。即使追加訂單，也需要幾個月的時間。儘管如此，能夠在幾個月內生產出數千萬顆晶片，證明了保持單一晶片成本較低所需的大規模生產能力。因此，FAB的產能對於晶片產業的應用至關重要，每月至少應能處理10,000萬片晶圓。

而且，不可能透過單一的光刻動作來完成晶圓的加工。通常，需要多次曝光，有時達到兩位數。因此，即使只加工一個晶片產品，一個月只生產10,000萬片晶圓，一台光刻機可能需要進行數萬次光刻。 FAB工廠持續運轉，即使週末也不例外，必須安排生產時間。在一個月30天的時間裡，每台光刻機可能需要進行3,000次光刻，平均每小時100次光刻動作是常見的速度。

因此，從工業生產的角度來看，一台光刻機可以在不到一分鐘的時間內完成一片晶圓上數百個晶片的光刻。分配給每個管芯光刻的時間量約為 0.1 秒。如果無法處理工作量，則需要同時使用多台光刻機。

您可以觀看光刻機實際運作的影片。

先進的光刻機以如此高的速度運作。將晶圓放置在載物台上，載物台在磁浮系統的控制下連續移動，給人一種不斷移動的錯覺。實際上，它正在執行“步進掃描”操作，其中平台根據自動化程序移動。當它停止時，它會被精確對準，並在 0.1 秒內，使用光掩模上的圖案將光投射到模具的特定區域（或鏡頭）上。這種快速曝光過程會觸發頂部塗有特殊光阻的光化學反應，從而完成光刻過程。曝光很快完成，舞台迅速移動到下一個位置，彷彿從未停止過。步進掃描過程中的加速度很大，對平台運動控制和定位的精度要求很高，是光刻機製造的核心挑戰之一。

ASML的光刻機通常被稱為TWINSCAN型號，從操作影片來看，似乎有兩個工作台在下面移動。然而，這不是同時執行微影的兩個階段，而是一個階段執行步進掃描光刻，而另一個階段執行「預對準」。預對準涉及使用測量工具掃描晶圓上數百或數千個晶片的區域，以確定它們的排列以及每個步驟應有多少奈米才能精確對準。這些數據被記錄下來，一旦光刻過程在一個平台上完成，預先對準的平台就會移過來，並根據測量的數據啟動步進掃描光刻的自動程序。

未完待續...