光刻机原理


光刻机原理是通过一系列的光源能量、形状控制手段,将光束透射过画着线路图的掩模,经物镜补偿各种光学误差,将线路图成比例缩小后映射到晶圆上,最后形成芯片。

就好像原本一个空空如也的大脑,通过光刻技术把指令放进去,那这个大脑才可以运作,而电路图和其他电子元件就是芯片设计人员设计的指令。

光刻机就是把芯片制作所需要的线路与功能区做出来。简单来说芯片设计人员设计的线路与功能区“印进”晶圆之中,类似照相机照相。照相机拍摄的照片是印在底片上,而光刻刻的不是照片,而是电路图和其他电子元件。

近日,华为宣布由于收到制裁,芯片停产,而芯片制作工艺中一个不可缺少的就是光刻工艺。

光刻的原理是在硅片表面覆盖一层具有高度光敏感性光刻胶,再用光线(一般是紫外光、深紫外光、极紫外光)透过掩模照射在硅片表面,被光线照射到的光刻胶会发生反应。此后用特定溶剂洗去被照射/未被照射的光刻胶, 就实现了电路图从掩模到硅片的转移。在光刻机内部结构中,激光器作为光源发射光线,物镜系统补偿各种光学误差,是光刻机的核心设备,也是光刻机造价昂贵的重要原因,光刻机物镜系统一般由 15~20 个直径为 200~300mm 的透镜组成。

光刻机原理是什么,为何在我国如此重要?一台EUV光刻机售价一亿美金以上,比很多战斗机的售价都要贵。先进的光刻机必须要用到世界上最先进的零件和技术,并且高度依赖供应链全球化,荷兰的ASML用了美国提供的世界上最好的极紫外光源,德国蔡司世界上最好的镜片和光学系统技术,还有瑞典提供的精密轴承。另外,为了给光刻机的研发提供充足的资金,ASML还强制让三星,台积电,英特尔等重要客户入股投资了ASML并一起参与开发和反馈光刻机设备存在的问题,ASML得到了最先进的技术和大量的资金支持。

中国目前由于瓦纳森条约先进设备禁运,很难买到国外的一些先进设备和技术,中国只能靠自己独立自主发展光刻机,同时我们国家的精密加工和先进制造业还不是很发达,很多零件的性能不如国外,甚至有些零件我们还造不出来,这就导致我们国家先进光刻机的研发进度远远落后于ASML,我们国家自己研发的光刻机目前最好的是上海微电子的90nm制程的光刻机,跟ASML差距很大,虽然这条道路很艰难,但是如果我们做不出来,美国就会一直卡我们的脖子,我们自己的光刻机也在努力追赶世界先进水平。

光刻机涉及的核心技术太多,不是几句话能说透,否则也不至于成为“卡脖子”的技术与设备,至少从机械方面的精密加工,甚至可以说极精密加工、微电子、程序控制、光电技术与感应系统……太多太多了,应该说全是难点,尤其是这些技术要组合在一起协同工作,就成了难上加难了,我的疑惑是为什么荷兰,现在应该叫尼德兰了,是如何会在这个领域如此独占鳌头的。


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