在华为遭受制裁之后,我们都明白了光刻机与芯片制造的重要性及技术难度。光刻机虽然是荷兰ASML公司生产制造,但实际上设备中凝聚了世界科技之精华,比如光源的设计与生产是美国为主、高功率激光部件与镜头是德国工艺、部分核心电子设备又有爱尔兰、荷兰等国家的技术支持。
别看美国成天拿着光刻机对着他国又是威胁又是制裁,实际上虽然光刻机的生产制造依赖美国技术,可如果荷兰、德国哪一天对美国进行技术封锁,美国自己也造不出光刻机。换句话来说,目前世界上还没有一个国家能够独立制造光刻机。
光刻机如此难造,那其中到底又有何奥妙呢?我们是做激光板卡的,就从激光部件说说相关知识吧
目前我们所说的光刻机一般指EUV光刻机,EUV指的是极紫外光,这是光刻机的第五代技术,也是目前最先进的技术。此前的DUV光刻机等前代产品,都是用深紫外光来进行加工处理的,随着芯片制造工艺发展到5nm、3nm这一步,原先的光刻技术面临考验,新一代的EUV光刻机就成了半导体制造不可或缺的兵器。
在激光部件方面,EUV光刻机与DUV光刻机最大的不同之处在于光源,前几代DUV用的光源是深紫外光,其波长为193nm,新一代EUV使用的是波长极短的13.5nm极紫外激光。极紫外激光的产生条件非常苛刻,需要将等离子体加热到近22万摄氏度,几乎是太阳表面温度的40倍,同时,极紫外光能够电离几乎所有组成普通物质的原子和分子,这种光不能与空气接触,只能在真空中传播,所以极紫外光也被成为真空紫外光。
为制作极紫外激光相关部件,光刻机制造商荷兰ASML公司与德国镜头制造商Zeiss以及德国光源制造商Trumpf通过多年合作,研制出了一套独一无二的CO2激光系统。
这套系统能够每秒发射出5万粒锡珠,通过真空室并被激光脉冲击中,当脉冲击中锡珠时,锡被电离并产生高强度的等离子体,同时发出13.5nm极紫外激光,随后的收集系统将其收集并输出(13.5nm波长导致激光无法穿过透镜,所以EUV系统为全反射,包括光罩、掩膜),从而开始对晶圆雕刻。
这套复杂的激光系统包含了极紫外光源、高功率放大链路、光束传输系统、光学平台等多个精密合作的核心部件,输出的激光脉冲超过3万瓦的平均脉冲功率,峰值功率高达数兆瓦,是当代激光工艺的顶尖之作。
当然,EUV光刻机包含的先进科技虽然高深神秘,但也并非无法超越,科技发展风云变幻,没人可以预测下一个十年的制造业风向,未来会走向何处如何,还需我们努力向前,冲破阻碍。
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