眾所周知,當晶片工藝邁入7nm之後,就會用到一種光刻機,那就是EUV光刻機,也就是極紫外一光刻機,但這種光刻機目前只有荷蘭的ASML才能造。
那麼問題就來了,EUV光刻機的製造的難點究竟是什麼,為何只有ASML能造,像佳能、尼康、中國的上海微電子都不能製造?
首先要說的是極紫外線的產生過程真的很難
EUV光刻機使用的是極紫外線,也就是「極紫外線」,波長為13.5納米(可見光中波長最短的紫光,波長約為380-450納米)。
在ASML的EUV光刻機中,是先把高純度的錫加熱到熔化,再噴射到真空中形成錫珠。然後用雷射照射這些錫珠,把它變成粉餅狀,然後再用高功率的二氧化碳雷射照射這些粉餅,然後就會放射出極紫外線。
這中間ASML提供了錫珠噴射方案,而德國的TRUMPF公司提供整體的方案,比如高功率二氧化碳雷射方案等等。
其次要說的是極紫外線產生後,要收集它用來光刻更難
上面一步已經產生了極紫外線,但這樣產生的極紫外絲是沒有方向性的,是隨機向四面發散的,光刻的話需要方向一致的,所以接下來的步驟就要把這些極紫外線收集起來,方向一致。
這時候就要用到布拉格反射器了,通過布拉格反射器把原本四散射出的極紫外線集合起來,匯聚為一束強的光線用於生產。
這裡面卡爾蔡司(Zeiss SMT)又發揮了重要作用,高精度的反射器是Zeiss SMT提供的,目前沒有一家廠商能夠達到它的這些精度指標。
最後是光刻機的安裝、調試也很難
前面兩個步驟還是極紫外線的產生,接下來再涉及到光刻機本身的安裝調試了,比如車間的清潔度、3萬多個零件的安裝調試,光刻時的精度控制等等。
如果說前面極紫外線的產生和收集是與其它公司合作的話,那麼接下來的安裝、調試這些就是ASML本身的技術了,目前也沒有廠商能夠達到ASML的水平。
所以,這幾個步驟加起來之後,目前全球能夠擁有EUV光刻機技術的,也就只有ASML了,一是它本身技術強大,二是深度捆綁了TRUMPF公司、卡爾蔡司等,三家公司一起對技術進行了整合。