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(chu)是Nicephore niepce發現(xian)了(le)一(yi)種能夠刻在(zai)油紙上的印痕,當其出現(xian)在(zai)了(le)玻(bo)璃片上后(hou),經過一(yi)段時間的暴(bao)曬,透(tou)光(guang)(guang)的部(bu)分就會(hui)變(bian)得很(hen)硬,但(dan)是在(zai)不透(tou)光(guang)(guang)的部(bu)分可以(yi)用松香和植物(wu)油將其洗掉。
盡(jin)管光刻(ke)機(ji)發明的時(shi)間較早,不(bu)過在其(qi)發明之(zhi)后,并沒(mei)有(you)在各(ge)行業領(ling)域(yu)(yu)之(zhi)中(zhong)被使用(yong)(yong),直(zhi)到第2次世(shi)界大戰(zhan)時(shi),該(gai)技術應用(yong)(yong)于(yu)印刷電(dian)路板(ban),所使用(yong)(yong)的材(cai)料(liao)(liao)和(he)早期發明時(shi)使用(yong)(yong)的材(cai)料(liao)(liao)也已經有(you)了(le)極大的區別(bie),在塑料(liao)(liao)板(ban)上通過銅線(xian)路制作,讓電(dian)路板(ban)得以普及,短期之(zhi)內(nei)就成為(wei)了(le)眾多(duo)電(dian)子設備領(ling)域(yu)(yu)中(zhong)最(zui)為(wei)關(guan)鍵的材(cai)料(liao)(liao)之(zhi)一。
如(ru)今,光刻機已經成(cheng)為半(ban)導(dao)體生產(chan)制造(zao)的主(zhu)要(yao)生產(chan)設(she)備,也決定了整個半(ban)導(dao)體市場(chang)水平工藝的象征。
二、光刻機制造需要哪些技術
光刻機的制造(zao)體系(xi)非常復雜(za),有兩點(dian)至關(guan)重要(yao),即精(jing)密(mi)零部(bu)件(jian)和組裝技(ji)術。
1、精密零部件
一(yi)臺光(guang)刻(ke)機(ji)的(de)(de)制造(zao)需要(yao)(yao)數(shu)萬(wan)個(ge)(ge)精(jing)密零(ling)部(bu)件(jian)。通常來說(shuo),一(yi)臺光(guang)刻(ke)機(ji)的(de)(de)制造(zao)需要(yao)(yao)大(da)約八萬(wan)個(ge)(ge)精(jing)密零(ling)件(jian),而(er)目前世界上最(zui)為先進的(de)(de)極紫外EUV光(guang)刻(ke)機(ji)所需要(yao)(yao)的(de)(de)制造(zao)零(ling)件(jian)更是高達十(shi)萬(wan)余個(ge)(ge)。
一套完整的(de)光刻(ke)機包(bao)括多個(ge)組(zu)成(cheng)系(xi)統(tong),主要包(bao)括曝光系(xi)統(tong)、自動對準系(xi)統(tong)、整機軟件系(xi)統(tong)等(deng)。其中(zhong),曝光系(xi)統(tong)更是包(bao)含了(le)照明系(xi)統(tong)和投影物(wu)鏡。
在(zai)組成光(guang)(guang)科技的所(suo)有核(he)心精密零(ling)件中,光(guang)(guang)學(xue)鏡頭、光(guang)(guang)學(xue)光(guang)(guang)源、雙工作臺(tai)又可以說是核(he)心中的核(he)心。
擁有高數值孔徑的(de)(de)光(guang)學鏡頭(tou)是決定光(guang)刻機(ji)的(de)(de)分(fen)(fen)辨率和(he)閾值誤差(cha)能力(li)。而(er)分(fen)(fen)辨率和(he)套值誤差(cha)能力(li)對于一臺光(guang)刻機(ji)具有至關(guan)重(zhong)要的(de)(de)重(zhong)要性。而(er)世界上最為(wei)先進的(de)(de)EUV極紫外(wai)光(guang)刻機(ji)唯(wei)一可以使用的(de)(de)鏡頭(tou)就是由蔡(cai)司(si)公司(si)生產的(de)(de)鏡頭(tou)。
光(guang)刻機(ji)(ji)的光(guang)學(xue)光(guang)源(yuan)所包含(han)的光(guang)源(yuan)波長是決定光(guang)刻機(ji)(ji)工業能力(li)的重要部分(fen)。需(xu)要特別注意(yi)的是,光(guang)刻機(ji)(ji)所需(xu)要的光(guang)源(yuan),必(bi)須(xu)具備體積小、功(gong)率高以及穩定的幾個特點。
比如(ru)說極(ji)紫外EUV光刻(ke)機所(suo)使用(yong)的(de)(de)光源波長是僅僅只(zhi)有13.5納米的(de)(de)極(ji)紫外光,其所(suo)使用(yong)的(de)(de)光學(xue)系統極(ji)為復雜。
光刻(ke)機中所需(xu)要的(de)(de)工作臺系能夠(gou)影響光刻(ke)機運行過(guo)程中的(de)(de)精(jing)度和產效(xiao),含有的(de)(de)綜合技(ji)術難(nan)度非常高。因(yin)為(wei)這(zhe)種工作臺中具有承載硅片來能夠(gou)完成光刻(ke)機運行過(guo)程中的(de)(de)一系列超精(jing)密的(de)(de)運動系統,其中包括上下片、對準、景(jing)圓面(mian)型測量(liang)、曝光等等。
2、組裝技術
一臺(tai)光刻(ke)機不僅需(xu)要精密的(de)零(ling)件(jian),這些零(ling)件(jian)的(de)組(zu)裝(zhuang)技術也至關重要。
當所有零件(jian)都準備就緒之后,接下來(lai)的(de)組(zu)裝過(guo)程(cheng)將(jiang)直接影響一個光(guang)刻機的(de)運行效(xiao)能。現在(zai)光(guang)刻機主要生(sheng)產商荷蘭(lan)ASML公司(si)(中文譯名:阿斯麥爾)的(de)生(sheng)產過(guo)程(cheng)從(cong)本質(zhi)上來(lai)說更(geng)像是一個零件(jian)組(zu)裝公司(si),因為ASML公司(si)生(sheng)產光(guang)刻機所需要的(de)將(jiang)近90%的(de)部件(jian)是從(cong)世界各地采購(gou),其在(zai)世界上擁(yong)有超過(guo)五(wu)千家供應商。
換(huan)句話說,ASML公司之(zhi)所以能(neng)夠(gou)在光刻機制(zhi)造技術上打(da)敗尼康以及佳能(neng)等其他光刻機生產對手(shou),從而在全球光刻機制(zhi)造和(he)銷(xiao)售市(shi)場上占據領先地位,一個重(zhong)要原因就(jiu)是(shi)強大(da)的(de)組裝技術。
一家(jia)強大的(de)光刻機(ji)組(zu)裝(zhuang)企業需要(yao)具(ju)有各種嫻熟(shu)的(de)技(ji)術工人和(he)各種組(zu)裝(zhuang)方(fang)面的(de)知(zhi)識(shi)產權(quan),從而能夠(gou)清楚明白各種精(jing)密元件如何組(zu)裝(zhuang),進而通過他們嫻熟(shu)的(de)操作和(he)系統(tong)的(de)知(zhi)識(shi)來快速和(he)精(jing)確的(de)制造一臺(tai)光刻機(ji)。
我國目(mu)前在(zai)光刻機的技術方面(mian),經過近二(er)十(shi)年的關鍵(jian)技術攻克,已經取得長足發展。
從(cong)光(guang)刻機(ji)雙工作(zuo)臺(tai)來(lai)說,中(zhong)國(guo)華卓(zhuo)精科與清華團(tuan)隊生產聯(lian)合研(yan)制的雙工作(zuo)臺(tai)已經打破ASML的技(ji)術壟斷,至(zhi)于光(guang)刻機(ji)的同步光(guang)源設備和光(guang)學鏡(jing)頭的技(ji)術也(ye)在哈工大(da)等全(quan)國(guo)知名科研(yan)機(ji)構的潛心研(yan)究中(zhong)獲得了迅猛發展。
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時間問題,未(wei)來前景可期!