接觸式光刻機是第1代光刻機，其工作原理是將掩模（mask）和光刻膠（photoresist）直接接觸，通過紫外線曝光、顯影等步驟，將掩模上的圖案轉移至光刻膠上，形成所需的圖案結構。需要注意的是，接觸式光刻機的分辨率受到掩模和光刻膠接觸力的限制，而且在多次使用中，掩模和光刻膠的磨損會影響其精度和穩定性。因此，現代已經發展到非接觸式光刻機，其分辨率和穩定性都有了很大的提升。第2代接近式光刻機是一種非接觸式光刻機，其工作原理是通過控制光刻膠與掩模之間的距離和光的入射角度，將掩模上的圖案結構轉移到光刻膠上，形成所需的圖案結構。相對于第1代接觸式光刻機，第2代接近式光刻機分辨率、重復精度、生產效率更高，但是成本也較高，對掩模和光刻膠的要求更高，且易受震動和環境干擾的影響。第3代掃描投影式光刻機（KrF）是一種基于投影方式的光刻機，采用248nm的KrF準分子激光光源，工作原理是使用一個透鏡將掩模上的微觀圖案投射到光刻膠上，通過對光的控制和透鏡的移動，可以形成所需的微觀結構。第3代掃描投影式光刻機相對于第2代接近式光刻機，可以使用更高質量的透鏡和更精細的光控制技術，把光刻技術推進到深亞微米及百納米級，從而進一步提高了分辨率。其缺點是成本較高，對光學系統的要求更高，易受環境干擾的影響。第4代光刻機分為步進掃描投影式光刻機和浸入步進式光刻機（ArF），原理和前幾代光刻機相似，都是利用EUV光源照射光刻膠，并通過透鏡將芯片圖案投影到芯片表面上。第4代步進掃描投影式光刻機的工作原理是將芯片圖案分成許多小的區域，逐個區域進行處理。光源照射到一個小的區域，通過透鏡將圖案投影到光刻膠上。然后，逐漸移動透鏡和芯片，以處理整個芯片圖案。其采用193nm的ArF準分子激光光源，可以實現光刻過程中掩模和硅片的同步移動。同時，該技術還能將掩模圖像投影到硅片上，進行分步重復曝光，從而將芯片的最小工藝節點提升一個臺階，將工藝推進至130~180nm。但是第4代步進式掃描投影光刻機需要高度精確的控制系統和運動控制，因此復雜性非常高。后期為了進一步提升分辨率，引入了浸沒式光刻技術形成浸入步進式光刻機，即將某種液體充滿在投影物鏡與硅片之間增加系統的數值孔徑，可以將193nm光刻延伸到45nm節點以下。第5代EUV光刻機使用EUV光源（波長為13.5nm）來照射光刻膠，通過透鏡將圖案縮小到芯片表面上，工藝可以推進至3~7nm，并且通過多個光學元件將圖案投影到光刻膠上，然后，逐漸移動光學元件和芯片，以處理整個芯片圖案。與以往的光刻機相比，EUV光刻機具有更高的分辨率、更快的處理速度和更低的制造成本。但是EUV光刻機的缺點是EUV光源的波長很短，因此需要使用非常精確的光學元件來將光線投影到光刻膠上。這些光學元件容易受到強光的損壞，因此需要定期更換。EUV光刻機對環境要求非常高，需要在真空環境中運行，增加了維護和操作成本。值得注意的是，由于制造高分辨光刻機的工藝越來越復雜，目前第5代EUV光刻機的生產廠家僅有荷蘭的阿斯麥爾公司，用于生產7nm工藝的EUV光刻機零件達10萬多個，這些零件的加工方來自于世界各地。

現在市場上使用的光刻機主要是EUV光刻機，其是一種高端精密儀器，要達到高精度、高速度、高重復性等要求，需要使用高品質的精密機械零件和高性能的光學元件。這些光學元件的成本和制造難度都比較高，因此EUV光刻機的制造成本也相應較高。另外，EUV光刻機具有很高的技術含量，需要使用先進的光學技術和精密的控制系統，同時也需要采用復雜的電子和機械設計來實現高分辨率和高穩定性的光刻圖案處理。這些技術的研發和應用也需要耗費大量的資金和人力，這也是EUV光刻機造價高的原因之一。總之，光刻機是制造微電子芯片的重要設備之一，但是其發展也面臨著一系列的難題。摩爾定律的終結、分辨率和刻蝕速度的瓶頸、制造成本和時間的增加，以及芯片設計的復雜性和精度要求的提高等問題，都需要通過新技術的引入和工藝的改進來解決。

雙光束超分辨光刻技術的技術原理及優勢

雙光束光刻技術與傳統的光刻技術相比具有顯著優勢。電子束光刻（electronic-beam lithography，EBL）可以實現低于100nm的分辨率，這是由于電子束的衍射表現出極短的德布羅意波長（圖1（a））。然而其對光學器件的要求很高，不是一種經濟的光刻方法。基于高數值孔徑物鏡聚焦的光束光刻（optical beam lithography，OBL）技術是三維納米加工的一種有效途徑（圖1（b））。然而，光的衍射特性導致無法在光束光刻技術系統中實現亞衍射或納米分辨率。即使是應用聚合光抑制策略，由于缺乏大的雙光子吸收截面、高機械強度和足夠光抑制功能的光樹脂，也無法實現與電子束光刻相媲美的特征尺寸和分辨率的制造。與單光束光刻技術相比，雙光束光刻技術利用空心圓形狀的抑制光束來抑制空心圓環處寫入光引發的光聚合，從而減小了特征尺寸并提高了分辨率（圖1（c））。雖然寫入光束和抑制光束都會導致光斑尺寸大小會有衍射極限，但雙光束光刻技術制造的特征尺寸和分辨率可以打破雙聚焦光束衍射光斑尺寸的限制。實際上，只要能夠開發出合適的光樹脂，就可以遠遠超過衍射極限。