ASML DUV光刻機有多快？12秒完成一整片晶圓

作為芯片生產(chǎn)過(guò)程中最關(guān)鍵設備的光刻機，有著(zhù)極高的技術(shù)壁壘，有“半導體工業(yè)皇冠上的明珠”之稱(chēng)，代表著(zhù)人類(lèi)文明的智慧結晶。在芯片這樣一個(gè)爭分奪秒的行業(yè)里，時(shí)間就是金錢(qián)。

據ASML官方介紹，ASML也一直在追求光刻機極致的速度，目前最先進(jìn)的DUV光刻機，每小時(shí)可以完成300片晶圓的光刻生產(chǎn)。換算一下，完成一整片晶圓只需要12秒，這還得扣除掉晶圓交換和定位的時(shí)間，實(shí)際光刻時(shí)間要更短。

而一片晶圓的光刻過(guò)程，需要在晶圓上近100個(gè)不同的位置成像電路圖案，所以完成1個(gè)影像單元（Field）的曝光成像也就約0.1秒。要實(shí)現這個(gè)成像速度，晶圓平臺在以高達7g的加速度高速移動(dòng)。F1賽車(chē)從0到100km/h加速約需要2.5秒，而晶圓平臺的7g加速度，若從0加速到100km/h只要約0.4秒。

DUV是深紫外線(xiàn)，EUV是極深紫外線(xiàn)。從制程工藝來(lái)看，DUV只能用于生產(chǎn)7nm及以上制程芯片。而只有EUV能滿(mǎn)足7nm晶圓制造，并且還可以向5nm、3nm繼續延伸。

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芯片制造是一層層向上疊加的，最高可達上百次疊加。每一次的疊加，都必須和前一次完美重疊，重疊誤差要求是1~2納米。而晶圓從傳送模組放置在晶圓平臺上，會(huì )產(chǎn)生一定的機械誤差，而精密機械的誤差是微米等級（1微米=1,000納米）。每次曝光之前，必須針對每片晶圓做精密的量測，截取到晶圓每一個(gè)區塊納米等級的微小誤差。在曝光階段實(shí)時(shí)校正，達到納米等級的準度。

光刻機以極高的加速度進(jìn)行掃描曝光，在不到0.1秒的時(shí)間，又要急停并回頭往反方向掃描，這么大的力量如果不做控制，會(huì )讓整機產(chǎn)生振動(dòng)，是不可能達到完美成像的。ASML光刻機利用所謂的balance mass來(lái)吸收平衡晶圓平臺所施加于機座的反作用力，使整座機臺完全靜止。

我們國產(chǎn)自主研發(fā)也突破了光刻機設備上非常多的核心零部件，包括雙工件臺、物鏡系統、浸沒(méi)系統和光源系統等等。雙工件臺由華卓精科負責，上海微電子也能提供整機裝備，光源系統有望通過(guò)中科院的高能同步輻射光源設備來(lái)解決。

在國產(chǎn)光刻機領(lǐng)域，先是中科院的高能同步輻射光源設備，然后是中科科美的兩大鍍膜裝置，分別可以解決國產(chǎn)光刻機在光源以及光學(xué)鏡頭的需求。

由中科院高能物理研究所參與承建的高能同步輻射光源設備，已經(jīng)實(shí)現安裝。這項高能同步輻射光源也被央視公開(kāi)“點(diǎn)名”，用了較長(cháng)篇幅進(jìn)行報道。

中科科美分別研制了直線(xiàn)式勞埃透鏡鍍膜裝置和納米聚焦鏡鍍膜裝置。這兩項裝置主要面向光刻機的鏡頭配備，有了這些鍍膜裝置，可以很大程度提高國產(chǎn)光刻機在光學(xué)鏡頭上的水準。

雖然我們制造出整臺EUV光刻機還有一段距離，但是隨著(zhù)每一項技術(shù)的進(jìn)步，都在奠定國產(chǎn)光刻機的未來(lái)，加速?lài)a(chǎn)光刻機的發(fā)展。而且推動(dòng)了國產(chǎn)光刻機從成熟工藝到高端工藝的邁進(jìn)。

一旦成功掌握，中國可能會(huì )生產(chǎn)出更便宜，成本更低的光刻機設備。事實(shí)證明，外界的限制因素只會(huì )讓國產(chǎn)科技發(fā)展得更快，沒(méi)有什么力量是可以阻止國產(chǎn)科技崛起的。

對國產(chǎn)光刻機你有什么看法呢？

來(lái)源：瘋狂機械控