在華為遭受制裁之后,我們都明白了光刻機(jī)與芯片制造的重要性及技術(shù)難度。光刻機(jī)雖然是荷蘭ASML公司生產(chǎn)制造,但實(shí)際上設(shè)備中凝聚了世界科技之精華,比如光源的設(shè)計(jì)與生產(chǎn)是美國(guó)為主、高功率激光部件與鏡頭是德國(guó)工藝、部分核心電子設(shè)備又有愛(ài)爾蘭、荷蘭等國(guó)家的技術(shù)支持。
別看美國(guó)成天拿著光刻機(jī)對(duì)著他國(guó)又是威脅又是制裁,實(shí)際上雖然光刻機(jī)的生產(chǎn)制造依賴美國(guó)技術(shù),可如果荷蘭、德國(guó)哪一天對(duì)美國(guó)進(jìn)行技術(shù)封鎖,美國(guó)自己也造不出光刻機(jī)。換句話來(lái)說(shuō),目前世界上還沒(méi)有一個(gè)國(guó)家能夠獨(dú)立制造光刻機(jī)。
光刻機(jī)如此難造,那其中到底又有何奧妙呢?我們是做激光板卡的,就從激光部件說(shuō)說(shuō)相關(guān)知識(shí)吧
目前我們所說(shuō)的光刻機(jī)一般指EUV光刻機(jī),EUV指的是極紫外光,這是光刻機(jī)的第五代技術(shù),也是目前最先進(jìn)的技術(shù)。此前的DUV光刻機(jī)等前代產(chǎn)品,都是用深紫外光來(lái)進(jìn)行加工處理的,隨著芯片制造工藝發(fā)展到5nm、3nm這一步,原先的光刻技術(shù)面臨考驗(yàn),新一代的EUV光刻機(jī)就成了半導(dǎo)體制造不可或缺的兵器。
在激光部件方面,EUV光刻機(jī)與DUV光刻機(jī)最大的不同之處在于光源,前幾代DUV用的光源是深紫外光,其波長(zhǎng)為193nm,新一代EUV使用的是波長(zhǎng)極短的13.5nm極紫外激光。極紫外激光的產(chǎn)生條件非常苛刻,需要將等離子體加熱到近22萬(wàn)攝氏度,幾乎是太陽(yáng)表面溫度的40倍,同時(shí),極紫外光能夠電離幾乎所有組成普通物質(zhì)的原子和分子,這種光不能與空氣接觸,只能在真空中傳播,所以極紫外光也被成為真空紫外光。
為制作極紫外激光相關(guān)部件,光刻機(jī)制造商荷蘭ASML公司與德國(guó)鏡頭制造商Zeiss以及德國(guó)光源制造商Trumpf通過(guò)多年合作,研制出了一套獨(dú)一無(wú)二的CO2激光系統(tǒng)。
這套系統(tǒng)能夠每秒發(fā)射出5萬(wàn)粒錫珠,通過(guò)真空室并被激光脈沖擊中,當(dāng)脈沖擊中錫珠時(shí),錫被電離并產(chǎn)生高強(qiáng)度的等離子體,同時(shí)發(fā)出13.5nm極紫外激光,隨后的收集系統(tǒng)將其收集并輸出(13.5nm波長(zhǎng)導(dǎo)致激光無(wú)法穿過(guò)透鏡,所以EUV系統(tǒng)為全反射,包括光罩、掩膜),從而開(kāi)始對(duì)晶圓雕刻。
這套復(fù)雜的激光系統(tǒng)包含了極紫外光源、高功率放大鏈路、光束傳輸系統(tǒng)、光學(xué)平臺(tái)等多個(gè)精密合作的核心部件,輸出的激光脈沖超過(guò)3萬(wàn)瓦的平均脈沖功率,峰值功率高達(dá)數(shù)兆瓦,是當(dāng)代激光工藝的頂尖之作。
當(dāng)然,EUV光刻機(jī)包含的先進(jìn)科技雖然高深神秘,但也并非無(wú)法超越,科技發(fā)展風(fēng)云變幻,沒(méi)人可以預(yù)測(cè)下一個(gè)十年的制造業(yè)風(fēng)向,未來(lái)會(huì)走向何處如何,還需我們努力向前,沖破阻礙。
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