光刻机制造需要哪些技术?
1822年,法国人Nicephorenipce (Nieps)发明了掩模对准器。起初,Nicephorenipce发现了一种可以刻在油纸上的印记。当它出现在玻璃片上时,经过一段时间的曝光,透明的部分变得坚硬,但不透明的部分可以用松香和植物油洗掉。
虽然光刻机发明的比较早,但是发明之后,并没有在各个行业使用。直到第二次世界大战,该技术才被应用于印刷电路板,所使用的材料与早期发明中使用的材料有很大不同。印刷电路板是通过铜线制作在塑料板上的,这使其得到普及,并在短时间内成为许多电子设备领域中最关键的材料之一。
如今,光刻机已经成为半导体制造的主要生产设备,也是决定整个半导体市场技术水平的标志。
二、光刻机制造需要哪些技术?
光刻机的制造系统非常复杂,有两点至关重要,即精密零件和组装技术。
1,精密零件
掩模对准器的制造需要成千上万的精密零件。一般来说,一台光刻机的制造需要8万个左右的精密零件,世界上最先进的极紫外EUV光刻机需要10万个以上的制造零件。
一台完整的光刻机由几个部分组成,主要包括曝光系统、自动对准系统、整机软件系统等。其中,曝光系统包括照明系统和投影物镜。
在构成光学技术的所有核心精密零件中,光学镜头、光学光源、双工作台可以说是核心中的核心。
具有高数值孔径的光学透镜决定了掩模对准器的分辨率和阈值误差能力。设定值的分辨率和误差能力对于掩模对准器非常重要。世界上最先进的EUV光刻机唯一可以使用的镜头是蔡司生产的镜头。
光刻机中光源的波长是决定光刻机工业产能的重要因素。需要特别注意的是,光刻机需要的光源必须具备体积小、功率大、稳定等几个特性。
比如极紫外(EUV)光刻机使用的光源波长只有13.5 nm,其光学系统极其复杂。
光刻机中需要的工作台系统会影响光刻机操作中的精度和效率,涉及的综合技术难度很大。因为这个工作台有一系列的超精密运动系统,可以承载硅片完成光刻机的操作,包括上下料、对准、测量圆的表面、曝光等等。
2.组装技术
掩模对准器不仅需要精确的部件,还需要这些部件的组装技术。
当所有零件准备就绪后,下一步的组装过程将直接影响光刻机的工作效率。目前,光刻机的主要制造商阿斯麦(中文译名:Asmel)的生产流程本质上更像是一家零部件组装公司,因为阿斯麦生产光刻机所需的零部件有近90%是从世界各地采购的,其在全球拥有5000多家供应商。
换句话说,阿斯麦之所以能够在光刻机制造技术上击败尼康和佳能等光刻机对手,从而在光刻机全球制造和销售市场上占据领先地位,其中一个重要原因就是其强大的组装技术。
一个强大的光刻机组装企业,需要熟练的工人和组装的知识产权,这样才能清楚的了解如何组装各种精密部件,然后通过他们熟练的操作和系统的知识,快速准确的做出一个光刻机。
目前,我国在光刻机方面的技术经过近20年的关键技术攻关,已经取得了长足的进步。
对于光刻机中的双工作台,中国华卓精科和清华团队联合开发的双工作台打破了阿斯麦的技术垄断。至于光刻机中的同步光源设备和光学镜头技术,也是在哈工大等知名科研机构的潜心研究中迅速发展起来的。
可以说,目前中国人才、资源、资金等各方面都具备了。未来我们拥有自己的光刻机只是时间问题,未来前景可期!