高端光刻机为什么那么难制造?
光刻機又名掩模對準曝光機,曝光系統,光刻系統等。常用的光刻機是掩膜對準光刻。一般的光刻工藝要經歷硅片表面清洗烘干、涂底、旋涂光刻膠、軟烘、對準曝光、后烘、顯影、硬烘、刻蝕等工序。在硅片表面勻膠,然后將掩模版上的圖形轉移光刻膠上的過程將器件或電路結構臨時“復制”到硅片上的過程。
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要知道光刻機制造的難度,就得知道光刻機的幾個關鍵部件:
光源:必須穩定、高質量地提供指定波長的光束
能量控制器:就是電源。電源要穩定、功率要足夠大,否則光源發生器沒辦法穩定工作。大、穩、同時要考慮經濟性能。耗電太高,客戶就用不起。
掩膜版:通俗點理解,相當于過去用膠片沖洗照片時的底片。底片如果精度不夠,是洗不出來高精度照片的。光刻機施工前,要根據設計好的芯片電路圖制作掩膜板。掩膜板材質是石英玻璃,玻璃上有金屬鉻和感光膠。通過激光在金屬鉻上繪制電路圖。精度要求非常高。
透鏡:用透鏡的光學原理,將掩膜版上的電路圖按比例縮小,再用光源映射的硅片上。光在多次投射中會產生光學誤差。要控制這個誤差。精度要求很高。
就是測量臺移動的控制器,也是納米級精度,要求超高。
荷蘭的ASML公司壟斷了高端光刻機。但其透鏡來自德國的蔡司,自己也做不了。光源是美國的Cymer。所以說它也不是完全技術獨立。主要是技術難度太大。
資金上的困難
光刻機由于技術難度大,研發資金投入巨大,以至于佳能和索尼都虧損嚴重,已經停止研發,退出未來技術的競爭。荷蘭的ASML,為了籌集資金,同時也是進行上下游利益捆綁,研發風險共擔,邀請英特爾、三星和臺積電出資,做自己的大股東。ASML實際上是美、日、韓、德等共同投資的項目,資金充裕。
中國也在此方面有長期投入,但投入水平和不能和多國合作同日而語。中國有相對寬裕的研發資金,也才是最近7、8年的事情,而光刻機的研發,10年都顯然不夠。
我們能不能也參與到荷蘭的ASML的研發中呢?是不行的。因為發達國家之間,由美國牽頭,搞了個《瓦森納協定》,專門對中國進行技術禁運,技術封鎖的。我們也買不到荷蘭的ASML最新的光刻機,更別說參股和技術合作了。
目前我們還在追趕,量產的是上海微電子的90納米的,離ASML的10 納米的差距很大。下一步,隨著長春光機所的極紫外光技術的突破,有望沖擊22-32納米的技術。那時荷蘭可能進入7納米時代。雖然和7納米還有很大差距,但如果能實現,進步也是驚人的。如果能做出量產型,就是世界第二的水平了。
總結
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