一、光刻機是誰發明的
1822年法國人Nicephore niepce(尼埃普斯)發明了光刻機,起初是Nicephore niepce發(fa)現了(le)一種能夠刻在油紙上(shang)的印(yin)痕,當其出現在了(le)玻璃片上(shang)后,經(jing)過一段時(shi)間(jian)的暴(bao)曬,透光(guang)(guang)的部分(fen)就會變得很(hen)硬,但(dan)是在不透光(guang)(guang)的部分(fen)可以用(yong)松香和植物油將其洗掉(diao)。
盡管光刻機發(fa)明(ming)(ming)的時間較早,不過(guo)在(zai)其發(fa)明(ming)(ming)之后(hou),并(bing)沒有在(zai)各行(xing)業領域之中被使(shi)用(yong),直(zhi)到第2次世界大戰時,該(gai)技術(shu)應(ying)用(yong)于印刷電路板(ban),所(suo)使(shi)用(yong)的材料和(he)早期(qi)發(fa)明(ming)(ming)時使(shi)用(yong)的材料也已經有了極大的區別(bie),在(zai)塑料板(ban)上通過(guo)銅線路制作,讓(rang)電路板(ban)得以普(pu)及,短期(qi)之內就成為了眾多電子設備領域中最為關鍵的材料之一(yi)。
如今(jin),光刻機已(yi)經成為半導(dao)體(ti)生(sheng)產(chan)制造的(de)主(zhu)要生(sheng)產(chan)設備,也決定(ding)了整個半導(dao)體(ti)市(shi)場水平工藝的(de)象(xiang)征。
二、光刻機制造需要哪些技術
光刻機(ji)的制(zhi)造體(ti)系非常復雜,有兩點(dian)至關(guan)重要,即精(jing)密零部件和(he)組裝技術。
1、精密零部件
一臺光刻機(ji)的制造(zao)需要數萬(wan)個精密(mi)零(ling)部件。通常來說,一臺光刻機(ji)的制造(zao)需要大約(yue)八(ba)萬(wan)個精密(mi)零(ling)件,而目前世界上最為(wei)先進的極(ji)紫外(wai)EUV光刻機(ji)所需要的制造(zao)零(ling)件更是高(gao)達十萬(wan)余個。
一(yi)套(tao)完整(zheng)的光刻機(ji)包括多個組成系(xi)(xi)統(tong)(tong)(tong),主要包括曝光系(xi)(xi)統(tong)(tong)(tong)、自動對準系(xi)(xi)統(tong)(tong)(tong)、整(zheng)機(ji)軟件系(xi)(xi)統(tong)(tong)(tong)等。其中,曝光系(xi)(xi)統(tong)(tong)(tong)更是包含了(le)照明系(xi)(xi)統(tong)(tong)(tong)和投影物(wu)鏡。
在組成(cheng)光(guang)科技的所有核(he)心精(jing)密零件中(zhong),光(guang)學鏡頭、光(guang)學光(guang)源、雙工作臺又可以說是(shi)核(he)心中(zhong)的核(he)心。
擁(yong)有高數(shu)值(zhi)(zhi)孔(kong)徑(jing)的(de)(de)光(guang)學(xue)鏡頭是決(jue)定光(guang)刻(ke)機(ji)的(de)(de)分辨率(lv)和閾值(zhi)(zhi)誤(wu)差(cha)能(neng)力。而分辨率(lv)和套值(zhi)(zhi)誤(wu)差(cha)能(neng)力對于一臺光(guang)刻(ke)機(ji)具(ju)有至關(guan)重(zhong)要(yao)的(de)(de)重(zhong)要(yao)性。而世界上(shang)最為先進的(de)(de)EUV極紫(zi)外光(guang)刻(ke)機(ji)唯一可以使用(yong)的(de)(de)鏡頭就是由蔡司公司生產的(de)(de)鏡頭。
光(guang)刻機的(de)光(guang)學光(guang)源(yuan)(yuan)所(suo)包含的(de)光(guang)源(yuan)(yuan)波長是決定光(guang)刻機工(gong)業能力的(de)重要(yao)部分。需要(yao)特別注意(yi)的(de)是,光(guang)刻機所(suo)需要(yao)的(de)光(guang)源(yuan)(yuan),必須具備體積小、功率高以及(ji)穩定的(de)幾個特點。
比如說極(ji)(ji)紫外EUV光(guang)刻機所使用的光(guang)源波長是僅僅只有13.5納米的極(ji)(ji)紫外光(guang),其所使用的光(guang)學(xue)系統(tong)極(ji)(ji)為復雜。
光刻(ke)機中(zhong)所(suo)需要的工作(zuo)臺系(xi)能夠影響(xiang)光刻(ke)機運行過(guo)程中(zhong)的精(jing)度和產效,含有(you)的綜合技術(shu)難度非常高。因為這種工作(zuo)臺中(zhong)具有(you)承載(zai)硅片來能夠完成光刻(ke)機運行過(guo)程中(zhong)的一系(xi)列超精(jing)密的運動系(xi)統,其中(zhong)包括上下片、對準、景圓面型(xing)測(ce)量、曝光等等。
2、組裝技術
一臺(tai)光刻機不僅(jin)需要精密(mi)的零(ling)件,這些零(ling)件的組裝技(ji)術也至關重要。
當所(suo)有(you)(you)零(ling)件都準(zhun)備就緒之后,接下(xia)來的(de)(de)組裝過(guo)(guo)程將直(zhi)接影響(xiang)一個光(guang)刻機(ji)(ji)的(de)(de)運行效能。現(xian)在(zai)光(guang)刻機(ji)(ji)主要生(sheng)產商(shang)荷蘭ASML公司(中文(wen)譯名(ming):阿斯麥爾)的(de)(de)生(sheng)產過(guo)(guo)程從本質上來說(shuo)更像是一個零(ling)件組裝公司,因為ASML公司生(sheng)產光(guang)刻機(ji)(ji)所(suo)需(xu)要的(de)(de)將近90%的(de)(de)部(bu)件是從世(shi)界各地(di)采(cai)購,其在(zai)世(shi)界上擁有(you)(you)超過(guo)(guo)五(wu)千家(jia)供應(ying)商(shang)。
換句話說,ASML公司之所以能夠(gou)在光刻機制造技(ji)術(shu)上打敗(bai)尼康以及佳能等其他(ta)光刻機生產對手,從(cong)而在全球光刻機制造和銷(xiao)售市場上占據領(ling)先地位,一個(ge)重(zhong)要原因就是強大的組裝(zhuang)技(ji)術(shu)。
一家強大的(de)(de)光(guang)刻(ke)機(ji)組裝(zhuang)(zhuang)企業(ye)需要具有各種嫻(xian)熟的(de)(de)技術工人和(he)各種組裝(zhuang)(zhuang)方面的(de)(de)知識產權,從(cong)而能夠清楚明白各種精(jing)密元件如何組裝(zhuang)(zhuang),進(jin)而通過他們(men)嫻(xian)熟的(de)(de)操作和(he)系統的(de)(de)知識來快(kuai)速和(he)精(jing)確的(de)(de)制造一臺光(guang)刻(ke)機(ji)。
我國目前在光(guang)刻機(ji)的技術方面,經過(guo)近(jin)二十(shi)年的關鍵技術攻克,已經取(qu)得(de)長足發展。
從光(guang)(guang)刻(ke)機雙(shuang)工作(zuo)(zuo)臺來說,中國(guo)華卓(zhuo)精科與(yu)清華團隊生(sheng)產(chan)聯合研制的雙(shuang)工作(zuo)(zuo)臺已經(jing)打破ASML的技(ji)術壟斷,至于光(guang)(guang)刻(ke)機的同步光(guang)(guang)源(yuan)設備(bei)和光(guang)(guang)學鏡頭的技(ji)術也在哈工大等(deng)全國(guo)知名科研機構的潛心(xin)研究中獲得了迅(xun)猛發展。
可以說,目前我國人才、資源、資金等各個方面都已具備,未來我們擁有屬于自己的光刻機只(zhi)是(shi)時間問(wen)題(ti),未來前景可期!