一、光刻機是干什么用的
光(guang)(guang)刻機(ji)是(shi)(shi)用來制(zhi)造芯(xin)(xin)片的(de)。光(guang)(guang)刻機(ji)又被稱為掩膜對(dui)準曝(pu)光(guang)(guang)機(ji),在芯(xin)(xin)片生產(chan)(chan)中(zhong)(zhong)用于(yu)光(guang)(guang)刻工藝,而光(guang)(guang)刻工藝又是(shi)(shi)生產(chan)(chan)流程中(zhong)(zhong)最關鍵的(de)一步(bu),所以光(guang)(guang)刻機(ji)又是(shi)(shi)芯(xin)(xin)片生產(chan)(chan)中(zhong)(zhong)不(bu)可缺少(shao)的(de)設備。
光(guang)刻機決(jue)定了(le)芯(xin)(xin)片的精密尺(chi)寸,設計師(shi)設計好芯(xin)(xin)片線路,再(zai)通過光(guang)刻機將線路刻在芯(xin)(xin)片上(shang),其尺(chi)度通常在微米級以上(shang)。
光刻機是芯(xin)片生產中最(zui)昂貴也是技術難度(du)最(zui)大的設備(bei),因(yin)為其(qi)決定了一塊芯(xin)片的整體框(kuang)架與功能。
其實(shi)生產高精度(du)芯(xin)片并不難(nan),只是(shi)生產速度(du)太慢(man),而(er)光刻機能快速生產高精度(du)的芯(xin)片,所以(yi)很重要(yao)。
二、光刻機的工作原理
利用光(guang)(guang)刻(ke)(ke)(ke)機發(fa)出的光(guang)(guang)通(tong)過具有圖(tu)形的光(guang)(guang)罩(zhao)對(dui)涂(tu)有光(guang)(guang)刻(ke)(ke)(ke)膠(jiao)的薄(bo)片(pian)曝光(guang)(guang),光(guang)(guang)刻(ke)(ke)(ke)膠(jiao)見(jian)光(guang)(guang)后會發(fa)生性(xing)質變化,從(cong)而使光(guang)(guang)罩(zhao)上(shang)得圖(tu)形復(fu)印(yin)到薄(bo)片(pian)上(shang),從(cong)而使薄(bo)片(pian)具有電(dian)(dian)子線路(lu)圖(tu)的作用。這(zhe)就是光(guang)(guang)刻(ke)(ke)(ke)的作用,類似照(zhao)相機照(zhao)相。照(zhao)相機拍攝(she)的照(zhao)片(pian)是印(yin)在底片(pian)上(shang),而光(guang)(guang)刻(ke)(ke)(ke)刻(ke)(ke)(ke)的不(bu)是照(zhao)片(pian),而是電(dian)(dian)路(lu)圖(tu)和其他(ta)電(dian)(dian)子元件。
簡單點來說,光(guang)刻(ke)機(ji)就(jiu)是(shi)放大的(de)單反,光(guang)刻(ke)機(ji)就(jiu)是(shi)將(jiang)光(guang)罩上的(de)設計好集成電路圖(tu)形(xing)通過光(guang)線的(de)曝光(guang)印到光(guang)感材料上,形(xing)成圖(tu)形(xing)。
三、光刻機的性能指標
光(guang)刻機的主要性能指標有:支持(chi)基(ji)片的尺寸范圍,分(fen)辨率、對準精度、曝光(guang)方(fang)式、光(guang)源波(bo)長、光(guang)強均(jun)勻性、生產(chan)效(xiao)率等(deng)。
分辨率是對(dui)光刻(ke)工(gong)藝(yi)加工(gong)可以(yi)達(da)到的(de)最細線(xian)條(tiao)精度的(de)一種描述方式(shi)。光刻(ke)的(de)分辨率受受光源衍射的(de)限制,所以(yi)與光源、光刻(ke)系統、光刻(ke)膠和工(gong)藝(yi)等各方面(mian)的(de)限制。
對(dui)準精度是在多(duo)層曝光時層間圖案的定位精度。
曝光方式(shi)分為接(jie)觸(chu)接(jie)近式(shi)、投影式(shi)和(he)直寫式(shi)。
曝光光源波(bo)長分(fen)為紫(zi)外、深紫(zi)外和(he)極紫(zi)外區(qu)域(yu),光源有汞燈,準(zhun)分(fen)子激光器等(deng)。
四、光刻機制造需要哪些技術
光刻機的制(zhi)造體系非常復雜,有(you)兩點至關重要,即精密零部件和(he)組裝技(ji)術(shu)。
1、精密零部件
一臺光(guang)刻(ke)(ke)機(ji)的(de)(de)(de)制造需要(yao)數萬個精(jing)密零部(bu)件。通常來說,一臺光(guang)刻(ke)(ke)機(ji)的(de)(de)(de)制造需要(yao)大約八萬個精(jing)密零件,而目前世界上(shang)最為(wei)先(xian)進的(de)(de)(de)極紫外EUV光(guang)刻(ke)(ke)機(ji)所需要(yao)的(de)(de)(de)制造零件更是高達十(shi)萬余個。
一套完(wan)整(zheng)的光刻(ke)機包(bao)括多個組(zu)成系(xi)(xi)統(tong)(tong),主要包(bao)括曝光系(xi)(xi)統(tong)(tong)、自動對準系(xi)(xi)統(tong)(tong)、整(zheng)機軟件系(xi)(xi)統(tong)(tong)等。其(qi)中,曝光系(xi)(xi)統(tong)(tong)更是包(bao)含了(le)照明系(xi)(xi)統(tong)(tong)和投(tou)影物鏡。
在組(zu)成光(guang)(guang)科技的所有核(he)心(xin)精密(mi)零件中,光(guang)(guang)學(xue)鏡頭、光(guang)(guang)學(xue)光(guang)(guang)源、雙(shuang)工(gong)作臺又可以說是核(he)心(xin)中的核(he)心(xin)。
擁有高數值孔徑的光學鏡頭是決定光刻機的分辨率和閾值誤差能力。而分辨率和套值誤差能力對于一臺品牌光刻機具有至關重要的(de)重要性(xing)。而世界上最為先進的(de)EUV極(ji)紫外光刻機唯一(yi)可以使用的(de)鏡頭(tou)就是由蔡(cai)司(si)公司(si)生產(chan)的(de)鏡頭(tou)。
光刻(ke)機的(de)(de)(de)光學光源所包含的(de)(de)(de)光源波長是決(jue)定光刻(ke)機工業(ye)能(neng)力的(de)(de)(de)重要(yao)部分。需要(yao)特(te)別注意(yi)的(de)(de)(de)是,光刻(ke)機所需要(yao)的(de)(de)(de)光源,必須(xu)具備體(ti)積小、功率高以及(ji)穩定的(de)(de)(de)幾個特(te)點(dian)。
比如說極(ji)紫外(wai)EUV光(guang)刻機所使(shi)用(yong)的光(guang)源波長是僅僅只有(you)13.5納米的極(ji)紫外(wai)光(guang),其所使(shi)用(yong)的光(guang)學系統極(ji)為復雜。
光(guang)(guang)刻機中所(suo)需要的(de)工作(zuo)臺系能夠影(ying)響(xiang)光(guang)(guang)刻機運行過程中的(de)精(jing)度和(he)產效,含有的(de)綜合技術難度非(fei)常(chang)高。因為(wei)這種工作(zuo)臺中具有承載硅片來能夠完(wan)成(cheng)光(guang)(guang)刻機運行過程中的(de)一(yi)系列超(chao)精(jing)密的(de)運動(dong)系統,其中包括上下片、對準、景圓面(mian)型測量、曝光(guang)(guang)等(deng)等(deng)。
2、組裝技術
一(yi)臺光(guang)刻機不僅需要(yao)精密的零(ling)件,這些零(ling)件的組(zu)裝技術也(ye)至關重要(yao)。
當(dang)所有零件都準備就緒(xu)之后,接下來(lai)的組(zu)裝(zhuang)過程(cheng)將直接影響一(yi)個光刻(ke)機(ji)的運行效能(neng)。現(xian)在光刻(ke)機(ji)主要生產(chan)(chan)(chan)商荷蘭(lan)ASML公司(中文譯名:阿斯麥爾)的生產(chan)(chan)(chan)過程(cheng)從本質(zhi)上(shang)(shang)來(lai)說(shuo)更像是一(yi)個零件組(zu)裝(zhuang)公司,因為(wei)ASML公司生產(chan)(chan)(chan)光刻(ke)機(ji)所需要的將近90%的部件是從世(shi)界(jie)各(ge)地采購,其(qi)在世(shi)界(jie)上(shang)(shang)擁有超過五(wu)千家供應商。
換句話說,ASML公司之(zhi)所(suo)以能(neng)夠在光刻機制造(zao)技術(shu)上(shang)打敗尼康以及佳能(neng)等其他光刻機生產對手,從而(er)在全(quan)球光刻機制造(zao)和銷(xiao)售市(shi)場上(shang)占據領先地位,一個重要原因(yin)就是強(qiang)大的組裝技術(shu)。
一家強大(da)的(de)(de)光(guang)刻機組(zu)裝企(qi)業(ye)需(xu)要(yao)具有各(ge)(ge)種嫻(xian)熟的(de)(de)技術工(gong)人和(he)各(ge)(ge)種組(zu)裝方面的(de)(de)知識(shi)產權(quan),從而能夠清(qing)楚明白各(ge)(ge)種精密元件如何組(zu)裝,進而通過他(ta)們嫻(xian)熟的(de)(de)操作和(he)系統的(de)(de)知識(shi)來快速和(he)精確(que)的(de)(de)制造一臺(tai)光(guang)刻機。
我國目前在光刻機的技術方面,經(jing)過近二十(shi)年的關鍵技術攻克,已經(jing)取得(de)長足(zu)發展。
從光(guang)刻機雙工作(zuo)臺來說,中國(guo)華卓(zhuo)精科與清華團(tuan)隊(dui)生產聯合(he)研(yan)制的雙工作(zuo)臺已經打破ASML的技(ji)術(shu)壟斷,至于光(guang)刻機的同步光(guang)源設備和光(guang)學鏡頭的技(ji)術(shu)也在哈工大等(deng)全國(guo)知名科研(yan)機構的潛(qian)心研(yan)究中獲(huo)得了迅猛發展。
可(ke)以說,目前我(wo)國人才、資源(yuan)、資金等各個(ge)方面(mian)都(dou)已(yi)具備,未來(lai)我(wo)們擁有屬于自(zi)己(ji)的(de)光刻機只(zhi)是時(shi)間問題(ti),未來(lai)前景可(ke)期(qi)!