光刻机原理: 是利用光刻机发出的光通过具有图形的光罩对涂有光刻胶的薄片曝光,光刻胶见光后会发生性质变化,从而使光罩上得图形复印到薄片上,从而使薄片具有电子线路图的作用。这就是光刻的作用,类似照相机照相。照相机拍摄的照片是印在底片上,而光刻刻的不是照片,而是电路图和其他电子元件。
光刻是集成电路最重要的加工工艺,他的作用,如同金工车间中车床的作用。光刻是制造芯片的最关键技术,在整个芯片制造工艺中,几乎每个工艺的实施,都离不开光刻的技术。
光刻机一般根据操作的简便性分为三种,手动、半自动、全自动。
手动:指的是对准的调节方式,是通过手调旋钮改变它的X轴,Y轴和thita角度来完成对准,对准精度可想而知不高了。
半自动:指的是对准可以通过电动轴根据CCD的进行定位调谐。
自动: 指的是 从基板的上载下载,曝光时长和循环都是通过程序控制,自动光刻机主要是满足工厂对于处理量的需要。
光刻机的主要性能指标有:支持基片的尺寸范围,分辨率、对准精度、曝光方式、光源波长、光强均匀性、生产效率等。分辨率是对光刻工艺加工可以达到的最细线条精度的一种描述方式。光刻的分辨率受受光源衍射的限制,所以与光源、光刻系统、光刻胶和工艺等各方面的限制。
光刻机是是制造芯片的核心装备。
光刻机也可以称为掩模对准曝光机、曝光系统或光刻系统等。它采用类似照片冲印的技术,把掩膜版上的精细图形通过光线的曝光印制到硅片上。光刻机的种类可分为:接触式曝光、接近式曝光、投影式曝光。光刻机的工作原理是通过一系列的光源能量、形状控制手段,将光束透射过画着线路图的掩模,经物镜补偿各种光学误差,将线路图成比例缩小后映射到硅片上。然后使用化学方法显影,得到刻在硅片上的电路图。目前,世界上只有少数厂家拥有生产光刻机的技术。
光刻机是芯片制造的核心设备之一,按照用途可以分为好几种:有用于生产芯片的光刻机;有用于封装的光刻机;还有用于LED制造领域的投影光刻机。
用于生产芯片的光刻机是中国在半导体设备制造上最大的短板,国内晶圆厂所需的高端光刻机完全依赖进口,本次厦门企业从荷兰进口的光刻机就是用于芯片生产的设备。
二、工作原理
在加工芯片的过程中,光刻机通过一系列的光能量、形状控制手段,将光束透射过画着线路图的掩模,经物镜补偿各种光学误差,将线路图成比例缩小后映射到硅片上,然后使用化学方法显影,得到刻在硅片上的电路图。
一般的光刻工艺要经历硅片表面清洗烘干、涂底、旋涂光刻胶、软烘、对准曝光、后烘、显影、硬烘、激光刻蚀等工序。经过一次光刻的芯片可以继续涂胶、曝光。越复杂的芯片,线路图的层数越多,也需要更精密的曝光控制过程。
光刻机原理是什么,为何在我国如此重要?一台EUV光刻机售价一亿美金以上,比很多战斗机的售价都要贵。先进的光刻机必须要用到世界上最先进的零件和技术,并且高度依赖供应链全球化,荷兰的ASML用了美国提供的世界上最好的极紫外光源,德国蔡司世界上最好的镜片和光学系统技术,还有瑞典提供的精密轴承。另外,为了给光刻机的研发提供充足的资金,ASML还强制让三星,台积电,英特尔等重要客户入股投资了ASML并一起参与开发和反馈光刻机设备存在的问题,ASML得到了最先进的技术和大量的资金支持。
中国目前由于瓦纳森条约先进设备禁运,很难买到国外的一些先进设备和技术,中国只能靠自己独立自主发展光刻机,同时我们国家的精密加工和先进制造业还不是很发达,很多零件的性能不如国外,甚至有些零件我们还造不出来,这就导致我们国家先进光刻机的研发进度远远落后于ASML,我们国家自己研发的光刻机目前最好的是上海微电子的90nm制程的光刻机,跟ASML差距很大,虽然这条道路很艰难,但是如果我们做不出来,美国就会一直卡我们的脖子,我们自己的光刻机也在努力追赶世界先进水平。
光刻机涉及的核心技术太多,不是几句话能说透,否则也不至于成为“卡脖子”的技术与设备,至少从机械方面的精密加工,甚至可以说极精密加工、微电子、程序控制、光电技术与感应系统……太多太多了,应该说全是难点,尤其是这些技术要组合在一起协同工作,就成了难上加难了,我的疑惑是为什么荷兰,现在应该叫尼德兰了,是如何会在这个领域如此独占鳌头的。
光刻机是制造集成电路中非常重要的设备,特别是现在市面上大部分的芯片都是属于电子芯片,当电子芯片的工艺小于一定的尺寸的时候,就必须依靠光刻机在制作芯片,也就是说如果没有光刻机就没有办法制造出顶级的芯片,比如市面上7nm芯片、5nm芯片等都不可能造出。而芯片在生活中是非常重要的,比如电脑、手机等电子产品都少不了。
光刻机的制造难度
光刻机制造难度之大可以用荷兰ASML公司的一句话来表示,对方表示就算把光刻机的图纸拿出来,我们也制造不出光刻机。且不说对方是不是小看了中国制造,从侧面也反映出了光刻机的制作难度之大。因为现在还没有一个国家可以独立的制造出顶级的光刻机,就算是现在行业领先的ASML公司制造出来的光刻机,也是集合了十几个国家的顶尖技术。
一台小小的光刻机上面就有十几万的小零件,而且为了让光刻机可以领先,所有的零部件都是采用了全世界最领先的技术,所以说光刻机从插头、配件等都是选用了其他国家的顶尖技术,这相当于全世界的技术融合在一起才可以制造出顶级的光刻机,而且ASML公司背后有台积电、三星以及英特尔这样顶尖的企业投资支持,也是花了几十年的时间才有今天的成绩。
ASML光刻机
荷兰的ASML光刻机基本上都是供不应求,中国也一直想要购买,但是现在还没有收到货。ASML的光刻机基本上都是内部消化了,毕竟台积电、三星以及英特尔本来就是芯片大户,台积电能够在芯片代工领域有今天的成绩,跟手上有这么多的光刻机也有很大的关系。
1、光刻机,是现代光学工业之花,是半导体行业中的核心技术。可能有很多人都无法切身理解光刻机的重要地位。光刻机,是制造芯片的机器。要是没有了光刻机,我们就没有办法造出芯片,自然也就不会有我们现在的手机、电脑了。
2、光刻机是用于芯片制造的核心设备,按照用途可以分为用于生产芯片的光刻机、用于封装的光刻机和用于LED制造领域的投影光刻机。
3、目前,在全世界范围内,有能力生产光刻机的企业只有寥寥可数的几家,其中的霸主是一家叫做ASML的荷兰公司。ASML是一家市值大约在900亿美元,有着一万六千名员工的公司。在这一万六千人中,研发人员占比超过百分之三十六, 也就是说有超过六千人是研发人员。正是这一万六千人,帮助ASML研发出了世界上最顶尖的光刻机——EUV光刻机。