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(qi)初是Nicephore niepce發現了(le)(le)一(yi)種能夠刻在(zai)油紙上的印痕,當其(qi)出(chu)現在(zai)了(le)(le)玻璃片(pian)上后,經過一(yi)段時間(jian)的暴曬,透光的部分就會變(bian)得很硬(ying),但(dan)是在(zai)不透光的部分可以用(yong)松(song)香和(he)植物油將其(qi)洗(xi)掉。
盡(jin)管光(guang)刻(ke)機發(fa)(fa)明的(de)時間較早(zao),不過(guo)在其發(fa)(fa)明之后,并沒有在各行業領域之中被使(shi)(shi)(shi)用,直到第(di)2次世界大(da)戰時,該技術應用于印刷(shua)電路板,所使(shi)(shi)(shi)用的(de)材料(liao)和早(zao)期發(fa)(fa)明時使(shi)(shi)(shi)用的(de)材料(liao)也已(yi)經有了極大(da)的(de)區別(bie),在塑料(liao)板上通過(guo)銅線路制作,讓電路板得以普及,短期之內就成為(wei)了眾多電子設備(bei)領域中最(zui)為(wei)關鍵的(de)材料(liao)之一。
如今,光刻機已經成為半導(dao)體(ti)生(sheng)產制造的(de)主要生(sheng)產設備(bei),也決定了整(zheng)個半導(dao)體(ti)市場水(shui)平工藝的(de)象征。
二、光刻機制造需要哪些技術
光刻機的(de)制(zhi)造(zao)體(ti)系非常(chang)復雜,有兩點至關重(zhong)要,即精(jing)密(mi)零部件和組裝技術。
1、精密零部件
一臺(tai)(tai)光(guang)刻機(ji)的(de)制造需(xu)要(yao)數萬個精密零部件。通常(chang)來說,一臺(tai)(tai)光(guang)刻機(ji)的(de)制造需(xu)要(yao)大約八萬個精密零件,而目前世界上最為(wei)先進的(de)極紫外(wai)EUV光(guang)刻機(ji)所需(xu)要(yao)的(de)制造零件更是高達十萬余個。
一套(tao)完整的光(guang)(guang)刻機包(bao)(bao)括多個組(zu)成系(xi)(xi)(xi)統(tong)(tong),主要包(bao)(bao)括曝光(guang)(guang)系(xi)(xi)(xi)統(tong)(tong)、自動對(dui)準(zhun)系(xi)(xi)(xi)統(tong)(tong)、整機軟(ruan)件系(xi)(xi)(xi)統(tong)(tong)等。其(qi)中,曝光(guang)(guang)系(xi)(xi)(xi)統(tong)(tong)更是(shi)包(bao)(bao)含了照(zhao)明系(xi)(xi)(xi)統(tong)(tong)和(he)投(tou)影(ying)物鏡。
在組成光(guang)(guang)科技(ji)的所有核(he)心精密零(ling)件中,光(guang)(guang)學鏡頭、光(guang)(guang)學光(guang)(guang)源、雙工作臺(tai)又(you)可以(yi)說是核(he)心中的核(he)心。
擁有(you)高數值孔徑的(de)光(guang)(guang)學鏡(jing)(jing)頭(tou)是決(jue)定光(guang)(guang)刻機的(de)分辨率和閾(yu)值誤差(cha)能力。而分辨率和套值誤差(cha)能力對于一(yi)臺光(guang)(guang)刻機具有(you)至(zhi)關重要(yao)的(de)重要(yao)性。而世界上最為先進的(de)EUV極紫(zi)外光(guang)(guang)刻機唯一(yi)可以使用的(de)鏡(jing)(jing)頭(tou)就是由蔡(cai)司(si)公司(si)生(sheng)產(chan)的(de)鏡(jing)(jing)頭(tou)。
光(guang)刻(ke)機(ji)的(de)光(guang)學光(guang)源所包含的(de)光(guang)源波長(chang)是決定光(guang)刻(ke)機(ji)工業能力的(de)重要(yao)部(bu)分。需(xu)要(yao)特別注意(yi)的(de)是,光(guang)刻(ke)機(ji)所需(xu)要(yao)的(de)光(guang)源,必(bi)須具備體(ti)積小、功率高(gao)以(yi)及穩定的(de)幾個特點(dian)。
比(bi)如說極(ji)紫外EUV光(guang)刻機(ji)所(suo)使用的光(guang)源波長是僅(jin)僅(jin)只有13.5納米的極(ji)紫外光(guang),其所(suo)使用的光(guang)學系統極(ji)為復(fu)雜。
光(guang)(guang)刻機(ji)中(zhong)所需(xu)要的工(gong)作臺系能夠影(ying)響光(guang)(guang)刻機(ji)運(yun)(yun)行過程中(zhong)的精度(du)和產(chan)效,含有的綜合技術難(nan)度(du)非常高。因為(wei)這種工(gong)作臺中(zhong)具有承載硅片來(lai)能夠完成光(guang)(guang)刻機(ji)運(yun)(yun)行過程中(zhong)的一系列超精密(mi)的運(yun)(yun)動系統,其中(zhong)包括上下片、對準、景圓面型測量、曝(pu)光(guang)(guang)等(deng)等(deng)。
2、組裝技術
一臺(tai)光刻(ke)機不僅需要(yao)精(jing)密的零件(jian)(jian),這些零件(jian)(jian)的組裝技術也至關重要(yao)。
當所(suo)有(you)零件都(dou)準備(bei)就緒之后,接下(xia)來的(de)(de)(de)組裝過(guo)(guo)程將直接影響一個(ge)光(guang)刻機的(de)(de)(de)運行效能。現在(zai)光(guang)刻機主要生(sheng)產(chan)商荷蘭(lan)ASML公司(中文譯名:阿斯麥爾)的(de)(de)(de)生(sheng)產(chan)過(guo)(guo)程從本(ben)質上(shang)來說更像是一個(ge)零件組裝公司,因為ASML公司生(sheng)產(chan)光(guang)刻機所(suo)需要的(de)(de)(de)將近(jin)90%的(de)(de)(de)部件是從世(shi)界(jie)各(ge)地采(cai)購,其在(zai)世(shi)界(jie)上(shang)擁(yong)有(you)超過(guo)(guo)五千(qian)家供應商。
換句話說,ASML公司之所以能(neng)夠(gou)在(zai)(zai)光(guang)刻機(ji)(ji)制(zhi)造(zao)技(ji)術上打(da)敗(bai)尼(ni)康以及佳能(neng)等其他光(guang)刻機(ji)(ji)生產對(dui)手,從而在(zai)(zai)全球光(guang)刻機(ji)(ji)制(zhi)造(zao)和銷售市場上占據領先地位,一個重要原因(yin)就是強大(da)的組裝技(ji)術。
一家強大(da)的(de)光刻機組裝企業需要具有各種嫻(xian)熟的(de)技術工人和各種組裝方(fang)面的(de)知識產權,從而(er)能夠清(qing)楚明(ming)白各種精(jing)密(mi)元(yuan)件(jian)如何(he)組裝,進(jin)而(er)通過他們嫻(xian)熟的(de)操作和系統的(de)知識來快(kuai)速和精(jing)確的(de)制造一臺光刻機。
我(wo)國目前在光刻機(ji)的技術方面,經(jing)過近二十(shi)年的關鍵(jian)技術攻克,已經(jing)取得長足發(fa)展。
從光(guang)(guang)刻(ke)機雙工(gong)作(zuo)臺來(lai)說,中(zhong)國華卓(zhuo)精(jing)科與清華團隊(dui)生(sheng)產聯合(he)研(yan)(yan)制的(de)雙工(gong)作(zuo)臺已經(jing)打破ASML的(de)技術壟斷,至于光(guang)(guang)刻(ke)機的(de)同步光(guang)(guang)源設備和光(guang)(guang)學鏡頭的(de)技術也在哈工(gong)大等全國知名科研(yan)(yan)機構的(de)潛(qian)心研(yan)(yan)究中(zhong)獲(huo)得了迅猛發展。
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是(shi)時間問題(ti),未(wei)來前景(jing)可期(qi)!