中国的光刻机技术和荷兰的光刻机技术,关键点的区别到底在哪?

中国的光刻机技术和荷兰的光刻机技术,关键点的区别到底在哪?

“给你图纸,你也造不出光刻机!”

图纸只是光刻机的结构和尺寸,内部的各个零部件不是有图纸就能自己制造出来。荷兰ASML能打造出全球领先的光刻机是因为其背后整个发达的欧美产业链,是西方资本以及整个半导体工业合力堆砌出来的企业

荷兰ASML光刻机之所以能做成,最关键的一点就是能在全球范围内拿到最好的配件,如德国蔡司的镜头,美国的光源系统,瑞典的轴承。现在ASML 7nm光刻机整体有13个子系统,其中90%的配件都是向全球各种顶尖制造商采购。ASML拿到这些配件在经过自己的精密设计和制造将其打造成一台完美的高端光刻机。

根据1996年欧美签署的瓦森纳协议,欧美很多高精端仪器或者配件都对中国禁运。这种禁运对光刻机造成了很致命的打击, SMEE早在2008年就研发出来了90nm前道光刻,但是由于禁运一直无法正式商用,最后不得不重新转向去研发后道光刻机。

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中国的光刻机技术和荷兰的光刻机技术,关键点的区别到底在哪?

中国的光刻技术和荷兰ASML的EUV光刻技术,关键点的区别在于采用紫外光源的不同和光源能量控制。

一、中国光刻技术采用193nm深紫外光源,荷兰ASML的EUV采用13.5nm极紫外光源。

光刻是制程芯片最关键技术,制程芯片过程几乎离不开光刻技术。但光刻技术的核心是光源,光源的波长决定了光刻技术的工艺能力。

我国光刻技术采用193nm波长的深紫外光源,即将准分子深紫外光源的波长缩小到ArF的193nm。它可实现最高工艺节点是65nm,如采用浸入式技术可将光源缩小至134nm。为提高分辨率采取NA相移掩模技术还可推进到28nm。

到了28nm以后、由于单次曝光的图形间距无法进一步提升,所以广泛使用多次曝光和刻蚀的方法来求得更致密的电子线路图形。

荷兰ASML的EUV光刻技术,采用是美国研发提供的13.5nm极紫外光源为工作波长的投影光刻技术。是用准分子激光照射在锡等靶材上激发出13.5nm光子作为光刻技术的光源。

极紫外光源是传统光刻技术向更短波长的合理延伸,被行业赋予了拯救摩尔定律的使命。

当今的ASML的EUV光刻技术,巳能用13.5nm极紫外光制程7nm甚至5nm以下芯片。而我国还是采用193nm深紫外源光刻技术,如上海微电子28nm工艺即是如此。

虽然我们采用DUV光刻技术通过多重曝光和刻蚀方法提升制程工艺,但成本巨大、良率较低、难以商业化量产。所以光源的不同导致光刻技术的重大区别。

二、在光刻技术的光源能量精准控制上,我国光刻技术与荷兰的EUV也有重大区别。

光刻技术的光学系统极其复杂,要减小误差达到高精度要求,光源的计量和控制非常重要。它可通过透镜曝光的补偿参数决定光刻的分辨率和套刻精度。

光刻技术的分辨率代表能清晰投影最小图像的能力,和光源波长有着密切关係。在光源波长不变情况下,NA数值孔径大小直接决定光刻技术的分辨率和工艺节点。

我国在精密加工透镜技术上无法与ASML采用的德国蔡司镜头相比,所以光刻技术分辨率难以大幅提高。

套刻精度是光刻技术非常重要的技术指标,是指前后两道工序、不同镜头之间彼此图形对准精度。如果对准偏差、图形就产生误差,产品良率就小。

所以需不断调整透镜曝光补偿参数和光源计量进行控制,达到满意的光刻效果。我国除缺少精密加工透镜的技术外,在光源控制、透镜曝光参数调整上也是缺乏相关技术的。

我国在5G时代、大数据和人工智能都要用到高端芯片,离不开顶尖的光刻技术,这是必须要攀登的“高峰”。相信我国刻苦研发后能掌握先进的光刻技术和设备,制程生产自己所需的各种高端芯片。

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