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本文节选自《百科知识》2020.11B
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点击图片，一键下单▼根据不同的应用场景，目前的主流光刻机可以分为接近接触式、投影式以及直写式光刻机三类。每种光刻机的工作原理各有不同，具有不同的特点，因而适用于不同的加工场景。一直以来，光刻机都在追求更高的信息容量，高分辨力、大面积、三维是其未来发展的主要方向。
在高分辨力方面，我们通过不断缩小所采用的光源的波长、增强投影物镜的最小线条成像能力等方式，以期达到不断缩小能够加工的最小线宽的目的；然而，这意味着，光刻机的制造难度以及制造成本将急剧增加，并且已逐步逼近其物理极限。
为了进一步提升分辨力，各种新的光刻方法应运而生，包括表面等离子光刻、纳米压印、多光子光刻等，这些光刻方法都有可能成为下一代的主流光刻技术。
随着光刻分辨力的提升，加工线宽越来越细，现在的电子芯片工艺越来越精密，从14纳米到7纳米，再到5纳米，现在已经在研发3纳米技术；但电子芯片终究有其极限，1纳米就将成为电子芯片的“极限”。当低于1纳米时，芯片内部结构的间隔尺寸几乎接近原子的距离，硅本身的物理形态将变得很不稳定，电流很容易将薄氧层击穿，造成两极短路或者造成晶体管的金属薄膜针被电流熔断，导致两极开路。
一旦达到极限尺寸，传统电子芯片的发展也将出现停滞，因为这一问题是没有办法利用现有技术手段进行改进的，只能寻找新的替代方法。
在未来，光子芯片最可能“接班”电子芯片。现在的智能手机中的芯片基本上都是电子芯片。光子芯片则是通过硅和硅基底让光子代替电子作为传输媒介。光子的粒子更小、运动速度更快、能耗更低、抗干扰性更强，光子芯片完美地融合了光的速度和带宽，产品性能将得到10倍以上的提升，能耗却只有传统电子芯片的1%。
据报道，我国目前已经制造出了首个轨道角动量波导光子芯片，并且拥有该项技术的完全知识产权。
在大面积方面，大面积光刻机主要应用于显示产业。为了使我们用上屏幕面积更大的平板电视，光刻机的加工面积越做越大，液晶面板十代线上的光刻机加工面积达到了2880毫米×3130毫米，但最小加工线宽仅为3微米左右。随着显示产业的发展，AMOLED、高清显示等要求更小加工线宽的显示技术的出现，该类设备不再仅以大为追求目标，如何在大的基础上降低最小加工线宽，将成为该类光刻设备发展的重要方向。
在三维方面，我们在每层图形加工过程中，都是将其作为一个平面进行加工的。随着加工的最细线宽逐步达到物理极限，在横向平面的潜力已挖掘殆尽，未来将有可能向纵向发展，即通过三维结构代替二维图形，以进一步提高信息容量。
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