常見問題

PROBLEM

為什麼說光刻機很難制作,你真的知道其中原因嗎?

  • 發布時間:2018-12-10
  • 發布者: 百度百科
  • 來源: 百度百科
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  首先是在技術上的難度:
  光刻機可以說每個部件都是科技含量很高,步步困難重重。
  瓶頸主要集中在透鏡、掩膜版、光源、能量控制器等。
  下面簡單單介紹光刻機的結構和工作原理:
  光刻機的光源有:激光,紫外光、深紫外光、極紫外光。現在先進技術是極紫外光。
  下圖是以激光為光源的光刻機簡易工作原理圖:
  在制造芯片時,首先在晶圓(矽晶片)表面塗光感膠,再用光線透過掩模版(相當于芯片電路圖紙的底片)照射矽片表面,被光線照射到的光感膠會發生反應。此後用特定溶劑洗去被照射或者未被照射的膠,電路圖就印到矽片上。
  此過程相當于木匠施工用墨鬥放樣、劃線。
  矽片上有了電路圖的圖樣後,就輪到刻蝕機登場,刻蝕機相當于木匠的鋸子、斧頭、鑿子、刨子。刻蝕機按圖施工,在矽片表面雕刻出晶體管和電路。
  芯片主要是精度要求高。納米精度是什麼概念呢?是我們肉眼無法分辨的,大概相當于一根頭發絲的5000分之一納米細小。
  光刻機幾個關鍵部件:
  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闆。掩膜闆材質是石英玻璃,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,将掩膜版上的電路圖按比例縮小,再用光源映射的矽片上。光在多次投射中會産生光學誤差。要控制這個誤差。精度要求很高。
  就是測量台移動的控制器,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。
  其次是資金上的困難:
  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,退出未來技術的競争。
  荷蘭的ASML,為了籌集資金,同時也是進行上下遊利益捆綁,研發風險共擔,邀請英特爾、三星和台積電出資,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新的光刻機,更别說參股和技術合作了。
  目前我們還在追趕,量産的是上海微電子的90納米的,離ASML的10 納米的差距很大。下一步,随着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。如果能做出量産型,就是世界第二的水平了。

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