光刻指利用光化學反應原理把事先製備在掩模上的圖形通過光學成像系統（光刻機 ）轉印到至襯底上的過程。光刻是集成電路和微機電系統加工中最重要的步驟，目前它 是唯一可以在襯底上製作亞微 米和納米精度圖形的技術。光刻費用佔整個集成電路加工總費用的最大比重，光刻質量直接決定了芯片是否可用。
光刻工藝流程
而集成了光刻技術的光刻機是芯片製造中光刻環節的核心設備， 技術含量、價值含量極高。 光刻機涉及系統集成、精密光學、精密運動、精密物料傳輸、高精度微環境控制等多項先進技術，是所有半導體制造設備中技術含量較高的設備，因此也具備極高的單臺價值量，
如今全球的光刻機巨頭是ASML，壟斷了全球100%的高端光刻機，在ASML之前，佳能本是光刻機巨頭，而ASML之所以能夠在日美光刻機大戰中獲勝，則要多虧了這個中國人—林本堅。
光刻機發展史
1956年，美國貝爾實驗室用晶體管代替電子管，製成了世界上第一臺全晶體管計算機Lepreachaun，後來，基爾比發明了集成電路取代了晶體管，為開發電子產品的各種功能鋪平了道路，並且大幅度降低了成本，第三代電子器件從此登上舞臺。它的誕生，使微處理器的出現成為了可能，也使計算機變成普通人可以親近的日常工具。自此，光刻技術開始萌芽。
到了六十年代初，仙童半導體發明了至今仍在使用的掩膜版曝光刻蝕技術，當時的光刻技術比較簡單，就是把光通過帶電路圖的掩膜 (Mask，後來也叫光罩) 投影到塗有光敏膠的晶圓上。早期 60 年代的光刻，掩膜版是 1:1 尺寸緊貼在晶圓片上，而那時晶圓也只有 1 英寸大小。IBM後來還建立了世界上第一臺2英寸集成電路產線。這使得計算機具備體積更小、適用，性能更優秀的可能。
而1962年，當時國際商用機器公司，也就是IBM，開始用集成電路來製造計算機，IBM選擇了仙童半導體的光刻工藝和產線，併為IBM360計算機投入總計50億美元，這一金額是美國研製第一顆原子彈曼哈頓工程的2.5倍。
1964年IBM在全球發佈了一個系列6臺計算機，起名叫做IBM360，這是具有劃時代意義的大型電腦，是世界上首個指令集可兼容計算機。
它的巨大成功反過來推動了美國、日本等廠商的光刻技術和集成電路產業發展。1963年，日本電氣公司（NEC）自美國仙童半導體獲得planar technology的授權。
日本政府要求NEC將取得的技術和國內其他廠商分享。由此項技術的引進，日本的NEC、三菱、京都電氣等乃開始進入半導體產業。由此日本半導體行業進入了高速發展階段。
當時佳能和尼康就開始進入了光刻機領域，當時日本為了發展半導體，可以說舉國之力，日本政府和日本企業共同出資投入了千億來促進半導體產業的發展。
70 年代初，光刻機技術更多集中在如何保證十個甚至更多個掩膜版精準地套刻在一起。Kasper 儀器公司首先推出了接觸式對齊機臺並領先了幾年，Cobilt 公司做出了自動生產線，但接觸式機臺後來被接近式機臺所淘汰，因為掩膜和光刻膠多次碰到一起太容易汙染了，所以後來投影式光刻系統取代了它。
1978 年，GCA 推出真正現代意義的自動化步進式光刻機 (Stepper)，分辨率比投影式高 5 倍達到 1 微米。這個怪怪的名字來自於照相術語 Step and Repeat，這臺機器通俗點說把透過掩膜的大約一平方釐米的一束光照在晶圓上，曝光完一塊挪個位置再刻下一塊。但是因為生產效率不高，所以投影式光刻機仍然佔據了主導地位。
而到了70年代末，尼康因為可以自己生存鏡片，在生產效率上遠超過GCA，1982 年，尼康在硅谷設立尼康精機，開始從 GCA 手裡奪下一個接一個大客戶：IBM、Intel、TI、AMD 等。
到了 1984 年，尼康已經和 GCA 平起平坐，各享三成市佔率。Ultratech 佔約一成，Eaton、P&E、佳能、日立等剩下幾家每家都不到 5%。
而這個時候，尼康的敵人ASML開始正式成立，當時飛利浦在實驗室裡研發出 Stepper 的原型，但是沒有人願意買，所以後來獨立了出去。
ASML最早成立時的簡易平房，後面的玻璃大廈是飛利浦另一方面
美日光刻機大戰
1986年，半導體市場遭遇大滑坡，美國的光刻機企業或破產或被收購，可以說全部崩塌，美國的光刻機時代宣告結束，而這個時候美國開始扶持其他的光刻機企業，開始重徵市場，這就是ASML。
ASML在GCA步進式光刻機的基礎上進行升級，首先推出了步進式掃描投影光刻機，此前的掃描投影式光刻機在光刻時硅片處於靜止狀態，通過掩模的移動實現硅片不同區域的曝光。 而GCA的自動化步進式光刻機實現了光刻過程中，掩模和硅片的同步移動， 並且採用了縮小投影鏡頭，縮小比例達到 5： 1， 有效提升了掩模的使用效率和曝光精度，將芯片的製程和生產效率提升了一個臺階，步進式掃描投影光刻機的出現開始讓ASML慢慢嶄露頭角。
再推出兩代光刻機後，1994年ASML的市場份額只有18%，但設計超前的8英寸PAS5500成為扭轉時局的重要產品，另外1995年的IPO也給ASML插上了翅膀。率先採用PAS5500的臺積電、三星和現代(後來的Hynix)很快決定幾乎全部光刻改用ASML。
ASML正在快速崛起，而這個時候尼康還沉浸在打敗美國光刻機企業的快樂之中，兩家企業最終在21世紀初正面交鋒。
我們要知道，因為光學光刻是通過光的照射用投影方法將掩模上的大規模集成電路器件的結構圖形畫在塗有光刻膠的硅片上，通過光的照射，光刻膠的成分發生化學反應，從而生成電路圖。限制成品所能獲得的最小尺寸與光刻系統能獲得的分辨率直接相關，而減小照射光源的波長是提高分辨率的最有效途徑。
光刻機的最小分辨率由公示 R=kλ/NA，其中 R 代表可分辨的最小尺寸，對於光刻技術來說， R 越小越好； k 是工藝常數； λ 是光刻機所用光源的波長； NA 代表物鏡數值孔徑，與光傳播介質的折射率相關，折射率越大， NA 越大。光刻機制程工藝水平的發展均遵循以上公式
光刻機發展這麼久，最主要的還是所使用的光源的改進，每次光源的改進都顯著提升了升光刻機的工藝製程水平，以及生產的效率和良率。
從最早的436波長，90 年代前半期，光刻開始使用波長 365nm i-line，後半期開始使用 248nm 的 KrF 激光。激光的可用波長就那麼幾個，00 年代光刻開始使用 193nm 波長的 DUV 激光，這就是著名的 ArF 準分子激光。
193nm波長可以將芯片的工藝節點提升到65nm,但是過了很久，半導體行業還是沒有思考出超越193nm 的方案，科學家和產業界提出了各種超越 193nm 的方案，其中包括 157nm F2 激光，電子束投射 (EPL)，離子投射 (IPL)、EUV(13.5nm) 和 X 光，
其中，光刻機霸主尼康打算超長髮揮，選用未來技術，也就是0.004nm，然而這個技術難度太過於先進了。
這個時候，入股了ASML的臺積電裡，有一個專家叫林本堅，他在IBM負責不斷提高成像技術，一干就是22年，2000年加入了臺積電。
在IBM時期，林本堅就十分具有創新想法，IBM有很多人在研究X光微影，而林本堅屬於“少數派”——他帶領一個小組研發深紫外光微影。最後證明了林本堅的想法是正確的。
當時這麼多光刻機企業提出的方案失敗，是因為當時這些專家一心都想要找新的光源來替代193nm DUV 激光。
但是他們找的這些液體粘性很大，不適合，因為鏡頭下面的晶面是動的，一小時要照250片，動得很快，這些液體的粘性大，摩擦力大，很難讓晶面在裡面去動。而且有些液體是汙染或浸蝕鏡頭與鏡面的，有些很難洗淨，有些不太透光。
而林本堅的想法卻非常非常簡單，他發現157nm波長的光是無法通過水的。而如果193納米光在水裡折射之後，波長變成132nm，比大家研究的157nm還要短，可以把解析度提高46%，就直接跳過了現157nm波長。
所以他提出在晶圓光刻膠上方加 1mm 厚的水。水可以把 193nm 的光波長折射成 134nm，這就是浸沒式光刻機。
當時ASML採納了林本堅的想法，ASML 在一年的時間內就開發出樣機，充分證明了該方案的工程友好性。
隨後，臺積電也是第一家實現浸入式量產的公司，追上之前製程技術遙遙領先的英特爾，成為了晶圓代工市場的霸主。
而尼康在AMSL後腳宣佈自己的 157nm 產品以及 EPL 產品樣機完成。然而，浸入式屬於小改進大效果，產品成熟度非常高，所以幾乎沒有人去訂尼康的新品。尼康被迫隨後也宣佈去做浸入式光刻機。
Nikon的設計概念
ASML則已經有了成熟的產品，也已經和下游廠商過了磨合期，尼康的產品無人肯用，這也導致了一大批使用尼康產品的日本半導體廠商潰敗，本來美國的半導體產業就已經被美國重創，如今更是涼涼。
尼康在 2000 年還是老大，但到了 2009 年 ASML 已經市佔率近 7 成遙遙領先。可以說壟斷了光刻機市場，到如今ASML在光刻機市場可以說一家獨大，加上後來不斷改進的高 NA 鏡頭、多光罩、FinFET、Pitch-split、波段靈敏的光刻膠等技術，浸入式 193nm 光刻機可以生產出7nm的芯片。
教訓
在美國入股下的ASML在技術上具有前瞻性，而且也有敢於實驗的魄力，幫助美國最終在光刻機大戰中取得了勝利，在這其中，林本堅提出的方案可以說起到了不可替代的作用。
以如今最先的EUV光刻機為例，英特爾說服了美國政府，由英特爾和美國能源部牽頭，集合了當時還如日中天的摩托羅拉以及 AMD，以及享有盛譽的美國三大國家實驗室：勞倫斯利弗莫爾實驗室，勞倫斯伯克利實驗室和桑迪亞國家實驗室，投資兩億美元集合幾百位頂級科學家成立了 EUV LLC組織，從理論上驗證 EUV 可能存在的技術問題。
ASML成為了EUV的實踐者，後來EUV LLC 組織解散，ASML還是堅持了EUV 的研發，而臺積電、英特爾、三星每年也給予了ASML資金支持，並且最終證明了EUV光刻機的可行性，一臺 EUV 光刻機重達 180 噸，超過 10 萬個零件，需要 40 個集裝箱運輸，安裝調試都要超過一年時間，可以說是人類頂尖工業皇冠上的明珠。
要知道5nm光刻，是在比頭髮絲還細千倍的地方挑戰激光波長和量子隧穿的極限。
而尼康，因為當時日本已經陷入了經濟泡沫，半導體產業也被美國重創，日本政府也不敢再支持半導體企業進行研發，缺乏了有力支持的尼康，雖然有創新的想法，但是卻缺少實踐的魄力。
而且當時光刻機利潤比較低，尼康的重視程度比較低，都是導致失敗的原因。
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