一、光刻機是誰發明的
1822年法國人Nicephore niepce(尼埃普斯)發明了光刻機,起初是Nicephore niepce發現了(le)一種能夠刻在(zai)油紙(zhi)上的印痕,當其(qi)出現在(zai)了(le)玻璃(li)片上后,經過一段時間的暴曬,透(tou)光的部分(fen)就會變(bian)得(de)很硬,但(dan)是在(zai)不(bu)透(tou)光的部分(fen)可以用(yong)松香和植物油將其(qi)洗掉。
盡管光刻機發明的時(shi)間(jian)較早,不過(guo)在其發明之(zhi)(zhi)后,并沒有(you)在各(ge)行業領域(yu)之(zhi)(zhi)中被使用(yong),直到第2次世界大戰(zhan)時(shi),該技術(shu)應用(yong)于印刷電(dian)路(lu)板,所(suo)使用(yong)的材料和(he)早期發明時(shi)使用(yong)的材料也(ye)已經(jing)有(you)了極大的區(qu)別,在塑料板上通過(guo)銅(tong)線(xian)路(lu)制作(zuo),讓(rang)電(dian)路(lu)板得以普及(ji),短期之(zhi)(zhi)內就成為了眾多電(dian)子設備(bei)領域(yu)中最為關鍵的材料之(zhi)(zhi)一(yi)。
如今,光刻機已經(jing)成(cheng)為(wei)半(ban)導體生(sheng)產制(zhi)造的主要生(sheng)產設備,也(ye)決定了整個半(ban)導體市場水平(ping)工藝(yi)的象征。
二、光刻機制造需要哪些技術
光刻(ke)機的制造體(ti)系非常復(fu)雜,有兩點至關重要,即(ji)精密零部(bu)件和(he)組裝技(ji)術。
1、精密零部件
一臺(tai)光(guang)刻機的制(zhi)造需要數萬(wan)(wan)(wan)個精(jing)密(mi)零部(bu)件(jian)。通常來說,一臺(tai)光(guang)刻機的制(zhi)造需要大約(yue)八萬(wan)(wan)(wan)個精(jing)密(mi)零件(jian),而目(mu)前世界上最為先進的極紫外EUV光(guang)刻機所需要的制(zhi)造零件(jian)更是高達十萬(wan)(wan)(wan)余個。
一套完整(zheng)的光刻(ke)機包(bao)括多個組成系統(tong)(tong),主要包(bao)括曝(pu)光系統(tong)(tong)、自動對準(zhun)系統(tong)(tong)、整(zheng)機軟(ruan)件(jian)系統(tong)(tong)等(deng)。其中,曝(pu)光系統(tong)(tong)更是(shi)包(bao)含了照(zhao)明系統(tong)(tong)和投(tou)影(ying)物(wu)鏡(jing)。
在(zai)組成(cheng)光科技的(de)所(suo)有核(he)心精密零(ling)件中,光學(xue)鏡頭、光學(xue)光源、雙工(gong)作臺又可以(yi)說是核(he)心中的(de)核(he)心。
擁(yong)有(you)高(gao)數(shu)值孔徑的(de)(de)光(guang)(guang)學鏡頭(tou)是決定光(guang)(guang)刻(ke)機的(de)(de)分(fen)辨率(lv)和(he)閾值誤差能力(li)。而分(fen)辨率(lv)和(he)套值誤差能力(li)對于一(yi)臺(tai)光(guang)(guang)刻(ke)機具有(you)至關重要的(de)(de)重要性。而世界上最為先進的(de)(de)EUV極紫外(wai)光(guang)(guang)刻(ke)機唯一(yi)可以使(shi)用(yong)的(de)(de)鏡頭(tou)就是由蔡司公司生產的(de)(de)鏡頭(tou)。
光(guang)(guang)刻機的(de)(de)光(guang)(guang)學光(guang)(guang)源所包含的(de)(de)光(guang)(guang)源波長是(shi)決定(ding)(ding)光(guang)(guang)刻機工業能力(li)的(de)(de)重要(yao)部分。需(xu)(xu)要(yao)特(te)別注意(yi)的(de)(de)是(shi),光(guang)(guang)刻機所需(xu)(xu)要(yao)的(de)(de)光(guang)(guang)源,必須具備體積小、功率高(gao)以及穩定(ding)(ding)的(de)(de)幾個特(te)點。
比如說極紫(zi)(zi)外EUV光刻機所(suo)使用的(de)光源波長是(shi)僅僅只有13.5納米(mi)的(de)極紫(zi)(zi)外光,其所(suo)使用的(de)光學系統(tong)極為(wei)復雜。
光(guang)(guang)刻機(ji)中(zhong)(zhong)(zhong)所需(xu)要(yao)的工作臺系能夠(gou)影(ying)響光(guang)(guang)刻機(ji)運(yun)行過(guo)程中(zhong)(zhong)(zhong)的精(jing)度和產效,含有(you)的綜合技術難度非(fei)常高(gao)。因為這種工作臺中(zhong)(zhong)(zhong)具(ju)有(you)承載硅(gui)片(pian)來能夠(gou)完成光(guang)(guang)刻機(ji)運(yun)行過(guo)程中(zhong)(zhong)(zhong)的一系列超精(jing)密的運(yun)動系統,其中(zhong)(zhong)(zhong)包括上下(xia)片(pian)、對準、景圓面型測量(liang)、曝光(guang)(guang)等等。
2、組裝技術
一臺光刻機不僅(jin)需要(yao)精密的零(ling)(ling)件,這(zhe)些(xie)零(ling)(ling)件的組裝技術也至關重要(yao)。
當所(suo)有零(ling)件(jian)都準(zhun)備就緒之后,接下來(lai)的(de)(de)組(zu)(zu)裝過(guo)程(cheng)(cheng)將直接影響(xiang)一(yi)個(ge)光(guang)刻(ke)機(ji)的(de)(de)運(yun)行效(xiao)能(neng)。現(xian)在光(guang)刻(ke)機(ji)主要生產商荷蘭(lan)ASML公司(中文譯名:阿斯麥爾)的(de)(de)生產過(guo)程(cheng)(cheng)從本質上(shang)來(lai)說更像是一(yi)個(ge)零(ling)件(jian)組(zu)(zu)裝公司,因為ASML公司生產光(guang)刻(ke)機(ji)所(suo)需要的(de)(de)將近90%的(de)(de)部件(jian)是從世(shi)界(jie)各地采購,其在世(shi)界(jie)上(shang)擁有超過(guo)五千家供應商。
換句(ju)話說,ASML公司之(zhi)所以(yi)能(neng)夠(gou)在(zai)光(guang)刻(ke)機(ji)制造技術上打敗尼康以(yi)及佳能(neng)等其他光(guang)刻(ke)機(ji)生(sheng)產對手,從(cong)而在(zai)全(quan)球光(guang)刻(ke)機(ji)制造和銷售市場上占據領(ling)先地位,一個重要原因(yin)就是強(qiang)大(da)的組裝技術。
一(yi)(yi)家強大的光(guang)刻(ke)機組裝企業(ye)需要具(ju)有(you)各(ge)種嫻熟的技術工人(ren)和(he)各(ge)種組裝方面的知識產權,從而(er)(er)能夠清(qing)楚明白(bai)各(ge)種精(jing)密元件如(ru)何組裝,進(jin)而(er)(er)通過他們嫻熟的操作(zuo)和(he)系統的知識來快(kuai)速和(he)精(jing)確的制(zhi)造一(yi)(yi)臺(tai)光(guang)刻(ke)機。
我國目前(qian)在(zai)光(guang)刻機的(de)技術(shu)方面,經(jing)過近二十年的(de)關鍵技術(shu)攻克,已經(jing)取得長足發展。
從光刻(ke)機(ji)雙工(gong)(gong)作(zuo)臺來說,中國華卓精科與清(qing)華團(tuan)隊生(sheng)產聯合研(yan)制的(de)雙工(gong)(gong)作(zuo)臺已經打破ASML的(de)技術(shu)壟斷(duan),至于(yu)光刻(ke)機(ji)的(de)同步光源設備和光學鏡頭的(de)技術(shu)也在哈工(gong)(gong)大等全國知名科研(yan)機(ji)構的(de)潛(qian)心研(yan)究中獲得了迅(xun)猛發(fa)展。
可以說,目前我國人才、資源、資金等各個方面都已具備,未來我們擁有屬于自己的光刻機只是(shi)時間問題,未來前(qian)景可期!