首先要告诉大家的是:目前而言,我国最先进的光刻机依然是制程工艺节点为90纳米的步进扫描投影光刻机,至于制程工艺节点达到28纳米的浸没式DUV光刻机的各个部件仍在研发之中,估计不久之后就可以完成了,从而国产光刻机的性能也将进一步得到提升。在国产半导体产业链中,光刻机是唯一的短板,只要光刻机上去了像蚀刻机,离子注入机,光刻胶等都不是问题。所以说,如今光刻机已经成为制约我国半导体产业发展的唯一因素,只要解决了掣肘的光刻机,一切就都迎刃而解了。
国内芯片的现状就目前而言,在不依赖国外技术的前提下,国内最先进的光刻机制程工艺节点是90纳米,在国外技术的支撑下,不依赖极紫外EUV光刻机时,可以将芯片的制程工艺推进至7纳米。不过美国已经对我国限制了12纳米以下芯片的生产。在去美国化时,国内目前的芯片最高的制程工艺也就是14纳米。14纳米的制程工艺芯片已经可以满足国内军工、工业、航天、航空、汽车的需求了。毕竟以上企业对芯片可靠性,耐高低温,抗辐射性能要求比较高,对制程工艺并没有那么苛刻的要求。对制程工艺要求比较高的就是手机和电脑所用芯片,这可是拼硬实力的。也就是说,即便是美国限制了12纳米以下制程工艺的芯片生产,但是也无可奈何国内工业的发展。国内光刻机的现状上文提到了,依靠我国自主的技术,仅能制造出制程工艺节点为90纳米的光刻机,不过并这不意味着使用该光刻机只能制造制程工艺为90纳米的芯片,在经过多次曝光等步骤之后,芯片的制程工艺还会有进一步的提升。倘是如此,那也无法与极紫外EUV光刻机相比。而与光刻机有关的三大部件就是光源,透镜组,双工件台。只要解决了这三大部件,光刻机所面临的难题也就迎刃而解了,同时这三大部件也是光刻机中难度最高的,毕竟事关光学,超精密加工等等。我国光刻机的三大部件
第一:光源目前来看,我国已经制造出来了适用于步进投影式DUV光刻机的第三代光源,也就是波长达到248纳米,重复频率为4000hz,功率为40瓦的氟化氪激光器。由于波长只有248纳米,也就自然无法用于极紫外EUV光刻机,毕竟极紫外EUV光刻机所用的光源波长为13.5纳米。第二:透镜组由于国内与光刻机有关的透镜或者反射镜的消息很少被披露出来,所以对于国内的物镜系统的有关进度是知之甚少。既然有了成熟可用的步进式投影式DUV光刻机,那么透镜系统就必然已经被制造出来了。不过,这只是透镜而不是反射镜,也无法用于极紫外EUV光刻机。
第三:双工件台双工件台也有现成的,那就是自主研发的DWS系列。该双工件台的平均运动偏差为4.5纳米,标准运动偏差为7纳米,最大速度为1.1米/秒,最大加速度为2.4g。正在研发DWSI系列,同样采用了磁悬浮平面电机驱动,不过换成了平面光栅干涉位移测量技术。在以上技术的加成下,就缩小了运动偏差,加速度,运动速度等数据。最终DWSI双工件台的平均运动偏差为2.5纳米,标准运动偏差为5纳米,最大速度为1.5米/秒,最大加速速度为3.2g。国际先进光刻机的现状国际最先进的光刻机制造厂家就是ASML,当然了极紫外EUV光刻机的部件是相当精密的,需要全球主要发达国家的支持。第一:光源ASML生产的极紫外EUV光刻机,采用了Cymer公司研发的波长为13.5纳米,功率为250W的激光等离子体光源。早期Cymer公司还属于美国,只不过最后被ASML收购了。该光源主要有两大特点:第一,高达250瓦的功率由于极紫外EUV光刻机使用的是反射式物镜系统,只有光源的功率足够高之后。当紫外光波被十多个反射镜的反射吸收之后,剩下的功率才可以满足光刻的要求。另外,光刻机光源的功率越高,刻录芯片的速度也就越快,那效率自然就很高。
第二,13.5纳米的较短极紫外波。众所周知,光刻机所用的光源的波长与最小制程工艺息息相关。由于芯片的制程工艺和光刻机的曝光分辨率有着密切的关系。而光刻机的曝光分辨率又和光源的波长息息相关,当然光源的波长越短,曝光分辨率也就越高,制程工艺也就越小,科技含量也就越高。光源的波长越长,曝光分辨率越低,芯片制程工艺也就越大,技术含量就越少。如今手机和电脑等电子产品所用的芯片的制程工艺已经下探至4纳米,这技术含金量可是相当高的。第二:物镜组极紫外EUV光刻机使用后的是反射镜,而当反射镜的表面不光滑时。入射到镜面的光源就会被反射到各个方向,从而降低光源的聚合性,也就降低了光源的功率,很有可能无法满足刻录芯片的需求为了使光源被反射后,还具备较高的聚合性和较大的功率,所以就对反射镜的表面粗糙度有着苛刻的要求。ASML的极紫外EUV光刻机,使用的是德国蔡司公司研发的反射镜。这些反射镜的表面镀了近百层由钼和硅制成薄膜,而薄膜的粗糙度控制在0.05纳米,比芯片的制程工艺还要小两个量级,制造难度还是相当大的。
第三:双工件台双工件台的作用就是承载着晶圆,主要是将光刻前的准备工作,和正在进行的光刻的芯片分隔开来。即,一个工件台上的晶圆在做曝光时,另一个工件台对晶圆做测量等曝光前的准备工作。当第一个工件台的曝光工作完成之后,两个工件台交换位置和职能。这样一来,就可以提高光刻机的生产速度,使用双工件台的光刻机,每小时可以处理200片晶圆。相对于使用单工件台的光刻机而言,生产效率提高了3倍。ASML研发的极紫外EUV光刻机所用的就是,其自己研发的Twinscan系列双工件台,该双工件台的运动精度误差控制在1.8纳米。综上所述,ASML生产的极紫外EUV光刻机三大核心部件的研发难度是相当大的。就从全球来看,也只有区区一两个企业可以拿得出来。
而除了以上三大核心部件外,还有掩膜台,掩膜板,光刻胶,操作系统等也比较重要。可见光刻机的研发生产,真的是一件难度比较大的事情,基本上可以成为当今世界上难度最大,复杂度最高的综合系统。通过对比国内外的光刻机三大部件可知:国内在光源的波长和功率,反射镜,双工件台的运行精度等还有较大的差距,不过ASML不准备听从美国的命令,想要对我国出口浸没式DUV光刻机,这里的意思就很明确了。当我国研制出浸没式DUV光刻机后,那ASML再想卖也没有用了,估计是他们听到了有关我国浸没式DUV光刻机的风声,想要在研发出现之前大赚一笔。从此来看,我国的浸没式DUV光刻机离出世也不远了。
换个音响就有声音了[笑着哭]