高科技的光刻機,原理竟是「衝洗照片」?難怪尼康、佳能也在做!

2021-01-09 小麥很酷

先說說一般的「衝印照片」的過程。

假設拍的是風景,膠片上會有曝光痕跡,先要在暗室裡顯影,讓風景在膠片上顯示出來。

然後在紅光下通過放大機,把膠片上的風景投射到相紙上,讓相紙曝光。再通過相紙的顯影、定影、烘乾得到最終的照片。

除了風景之外,「照片衝印」需要有膠片,有光源、放大機、相紙。

光刻機製作晶片的過程,基本和「衝印照片」一樣。

「風景」就是設計好的集成電路圖(IC),「膠片」就是一塊石英板(光罩),用來記錄集成電路圖,「相紙」就是矽晶圓,「放大機」就相當於光刻機。

所不同的是,洗照片是放大,把小膠片放大到相紙上,光刻機是縮小,把電路圖縮小到晶圓上。

光刻機用的就是現代攝影技術,難怪另兩家是:日本的尼康、佳能。

在光刻機領域,有三家國際大牌:荷蘭ASML(艾斯摩爾),日本Nikon(尼康),日本Canon(佳能)。但高端光刻機市場,荷蘭ASML是無可爭議的世界霸主,把第二名都甩得很遠,因為技術難度太高、需要的投資太大,尼康、佳能已經放棄EUV光刻機的研發。

光刻機的原理雖然簡單,但對精度的要求極其地高。

7納米什麼概念?1顆原子的大小是0.1納米,7納米就是70個原子。所以EUV光刻過程是在真空環境下進行的,因為空氣分子也會干擾EUV光線。而且機械的動作精度度以皮米計(萬億分之一米)。

光刻機上反射鏡是核心部件,反射鏡的精度以皮米計(萬億分之一米)。ASML總裁曾說過,如果反射鏡面積有德國那麼大(大概是山東、河南兩省面積之和),最高的突起不能超過1釐米。

ASML雖然是荷蘭公司,但離不開德國鏡頭、美國光源,以及各國大客戶的支援。

荷蘭ASML雖然壟斷了高端光刻機,但也不是完全技術獨立,它的透鏡來自德國蔡司,光源來自美國Cymer。光刻機由於技術難度巨大,資金上的投入也巨大,ASML為了分擔研發風險,把上下遊都拉進來做利益捆綁,讓英特爾、三星、臺積電做自己的股東,所以ASML實際上是多國投資的項目。

今日話題:你看好中國自主研發的光刻機嗎?

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