这一切 , 在20年前是根本就不敢想的 , 甚至在10多年前也是不敢想的 。但是 , 这一切 , 就真真切切的成为了现实 。所以说 , 没有可以难倒我国的技术 , 因为我国有着迎难而上的传统和决心 。相信 , 在极紫外EUV光刻机上 , 也会尽快研制出来的 。那么 , 我国现有的技术 , 与国际上的差距有多大呢 。ASML极紫外EUV光刻机使用的先进部件采用了波长为13.5纳米 , 功率为250W的激光等离子体光源 。
有关于极紫外光源 , 一共发展了三代 。第一代:放电等离子体(DPP);第二代:激光辅助放电等离子体(LDP);第三代:激光等离子体(LPP) 。可见ASML的极紫外EUV光刻机使用的就是由Cymer公司研发的第三代光源 , 该光源有两大特点:第一 , 功率高 , 250W 。只有光源的功率足够高 , 在被十多个反射镜反射吸收之后 , 剩下的功率足够高才能够进行光刻 。
另外光刻机光源的功率越高 , 芯片刻录速度也就越快 。第二 , 波长短 , 13.5纳米 。众所周知 , 光刻机的光源波长与最小制程工艺息息相关 。由于芯片的制程工艺和光刻机的曝光分辨率有着密切的关系 , 曝光分辨率越高 , 制程工艺也就越小 , 反之月越大 。而光刻机的曝光分辨率又和光源的波长息息相关 , 当然光源的波长越短 , 曝光分辨率也就越高 。
光源波长越短 , 芯片制程工艺的纳米数就可以做到越小 。总而言之 , 极紫外EUV光刻机需要的光源 , 是波长短 , 功率大 。多片极其光滑的反射镜EUV光刻机与DUV光刻机的镜头组是不同的 。DUV光刻机用的是透镜组 , 而EUV光刻机用的是反射镜 。为了使光源被反射后 , 还具备较高的聚合性和较大的功率 , 对反射镜的粗糙度有较高的要求 。
ASML的极紫外EUV光刻机 , 使用的是德国蔡司公司研制的反射镜 。这些反射镜的表面镀了近百层由钼和硅制成薄膜 , 而薄膜的粗糙度控制在0.05纳米 , 难度还是相当大的 。超高精度的双工件台过去的光刻机使用的是单工件台 , 一个工件台完成测量 , 刻录等所有工作 。那么 , 效率自然就很慢 。使用单工件台的光刻机 , 一个小时可以处理80片晶圆 。
而双工件台 , 是将光刻前得准备工作 , 和光刻分隔开来 。即 , 一个工件台上的晶圆在做曝光时 , 另一个工件台对晶圆做测量等曝光前的准备工作 。当第一个工件台的曝光工作完成之后 , 两个工件台交换位置和职能 这样一来 , 就可以提高光刻机的生产速度 , 使用双工件台的光刻机 , 每小时可以处理200片晶圆 。相单工件台而言 , 那生产效率提高了3倍 。
ASML的极紫外EUV光刻机所用的Twinscan双工件台 , 的运动精度误差控制在1.8纳米 。综合来看 , 光源 , 双工件台 , 反射镜是光刻机的三大部件 , 只要解决了这三大部件 , 剩下的控制台 , 掩膜台相对来说就比较容易了 。我国光刻机部件的进度我国目前最先进的光刻机 , 就是最小制程工艺为90纳米的步进投影式DUV光刻机 。
距离ASML的极紫外EUV光刻机还有很远的距离 。光源国内研发光源的主要有科益虹源 , 哈工大 , 华中科技 , 上海光机所等 。目前来看 , 我国已经制造出来第三代光源→波长为248纳米 , 重复频率为4000hz , 功率为40W的氟化氪(KrF)激光器 。当然了 , 这是在2020年完成的 , 至于今天达到了那个程度 , 还难以确定 。不过 , 国外类似的光源是在上世纪80年代研发出来 , 可想而知 , 这之间的差距有多大 。
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