眾所周知,當晶片進入到7nm以後,在生產中必須需要用到一種設備,那就是EUV光刻機,也就是極紫外線光刻機。
目前全球僅有一家廠商能夠生產EUV光刻機,那就是荷蘭的ASML,所以全球的有實力的、想進入7nm或更低製程的晶片企業,都眼巴巴的盯著ASML,想要購買ASML的EUV光刻機。
那麼問題就來了,為何EUV光刻機這麼難生產,只有ASML能造,其它廠商都造不出來?
當然,要說清楚這個問題很複雜,但回到極紫外線光刻機本身來看,可以說就單單產生出極紫外線(EUV)這一個環節,就已經難倒了其它光刻機廠商了。
我們知道極紫外線是指波長為13.5納米的光線,也正因為波長非常短,所以要通過特殊的方法來把它製造出來。
其實在2014年前,製造極紫外線光都是無法實現的,直到2014年有一家公司叫做Cymer,可以提供250W的穩定的二氧化碳雷射,才有了大規模生產EUV的可能性,但這家公司在2012年就已經被ASML收購了。
現在,在ASML的EUV光刻機中,ASML先把高純度的錫加熱到熔化,再噴射到真空中形成一顆一顆的小錫珠。然後用雷射照射這些錫珠(滴),使其變為粉餅狀,產生更大的表面積。再用高功率的二氧化碳雷射照射這些粉餅,就得到了高熱等離子體,放射出極紫外線(EUV)了。
接下來要做的事情,就是把這個EUV收集起來,使其有方向性,成為一束光。這個過程中使用的是布拉格反射器,全稱是Distributed Bragg Reflector(分布式布拉格反射器)。
它的作用是把四散的EUV光,收集成一束,按照設定的方向進行投射,在ASML的EUV光刻機中,布拉格反射器採用矽和鉬作為主要原料,有超過40層介質層,每層的厚度只有不到4納米(因為極紫外線的波長為13.5納米)。
可以說,直到這裡,才將極紫外線的完整的生產出來、並收集成一束光,可以用於後續的生產了,才開始進入後面的光刻機的正題。
前面這一步中,有三家廠商參與,這三家廠商是深度綁架的,一家是ASML,一家是德國Ditzingen的TRUMPF公司,它是目前唯一能夠持續產生40千瓦功率的二氧化碳雷射,最終得到200瓦的極紫外線的廠商,與ASML是深度捆綁的。
第三家公司是卡爾蔡司,它提供的是布拉格反射器,也是全球唯一一家能夠實現對極紫外線進行控制的廠商,與ASML也是深度捆綁的。
所以說,別說EUV光刻機,光前面生產出極紫外線的過程,就已經難倒了市面上絕大部分廠商,更別說後面的光刻機了,所以這也是EUV光刻機目前只有ASML能生產的原因。