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光刻機、光刻膠、DUV、EUV,到底是啥玩意
光刻膠是什麼
光刻機
,是製造晶片的核心裝備,學名“掩模對準曝光機”,它長成這個樣子:
上圖是荷蘭ASML公司的光刻機,這玩意非常貴,
通常在 3 千萬~ 5 億美元。
光刻機可以通俗地理解為製造晶片時的“曝光系統”。顧名思義,製造晶片主要是透過“光學曝光”來實現。
圖中的淡藍色就是紫外光
它不光貴,而且特別耗能,開機一天單是光源這項就要3萬度電。
曝光(光刻)的工作原理是在矽片表面覆蓋一層具有高度光敏感性“
光刻膠
”,再用光線(一般是紫外光、深紫外光、極紫外光)透過掩模照射在矽片表面,被光線照射到的光刻膠會發生反應。
這裡提到了
光刻膠
。
光刻膠(Photoresist)又稱光致抗蝕劑,在光刻工藝過程中,用作
抗腐蝕塗層材料(你明白了吧,光刻機是裝置,光刻膠是材料)
。
我隨便找了個光刻膠的圖,就是讓大家理解,它就是“膠”
大家可千萬別小看它,光刻膠是製造晶片時涉及到最關鍵的功能性化學材料。光刻前,要在矽片上塗一層光刻膠,才能開始光刻。光刻膠的質量決定了光刻的精度,就算你有最牛的光刻機,如果沒有好的光刻膠,那也白搭(晶片的效能、成品率以及可靠性都大受影響)。
我們再來說DUV、EUV。
光刻機的曝光系統最核心的部件之一是紫外光源。
常見的光源分為:
可見光:g線:436nm
紫外光(UV),i線:365nm
深紫外光(
DUV
),KrF 準分子鐳射:248 nm, ArF 準分子鐳射:193 nm
極紫外光(
EUV
),10 ~ 15 nm
現在,你應該瞭解到了,
DUV、EUV都是指的光刻機的光源種類
。沒有光,光刻機也就不能工作了,當然也就不叫“光刻機”了。
EUV光刻,也稱極紫外光刻(Extreme Ultra-violet),它以波長為10-15奈米的極紫外光作為光源的光刻技術——具體為採用波長為13。4nm 的紫外線
為了達到更高的精度,更細的光刻線路,極紫外光從光源出發,需要經過十幾次反射。因為極紫外光它能被很多材料吸收,包括空氣以及折射透鏡。
所以,到達晶圓(矽片)的時候,只剩下不到2%的光線了。。。
目前ASML公司的EUV的極紫外光光刻機的輸出功率是 250 瓦,
要達到這樣的輸出功率,需要0。125萬千瓦的電力輸入才能維持。
也就是說,極紫外光EUV 的能源轉換效率只有 0。02% 左右,
一臺輸出功率為250W的EUV光刻機工作一天,
這也是為啥前面提到光是光源這一項,就會消耗3萬度電。
目前,一提到光刻機,老鐵們,滿眼都是淚。
前面提到的荷蘭
ASML的EUV光刻機。需要41輛半卡車運輸,成本1。5億美元,有10萬個主要部件,有鏡子需要數月的打磨才能達到所需的平滑度,需要多名博士作為機器操作員。相當高科技,不是嗎?
知乎上有個問題:
因此,EUV光刻機可能是人類開發的最複雜的工具。
但,中國人就是永遠不服輸:
所有這些工具都是由人類設計和製造的,物理定律在荷蘭和中國都是一樣的。如果荷蘭能夠做到,那麼其他任何國家都沒有理由以正確的方式失敗。
事實上,中國在這方面已經取得了很好的成績。例如,我們已經有了一臺正在工作的EUV光刻機原型機,在晶片測試、封裝、晶圓生產等方面已經趕上了其他的原型機,而且我們的第一臺浸沒式光刻機(對大多數事情來說已經足夠好了)正準備投入商業使用。
加油中國!