光刻机是哪个国家生产的?到底干什么用的?

对芯片有所了解的人应该知道,现在无论是手机芯片、汽车芯片还是其他领域,包括军事、航空空航天等应用,芯片都离不开光刻 。可以说,没有光刻机,芯片就无法正常制造 。那么到底什么是光刻机呢?
光刻机也叫掩模对准曝光机,工作原理和冲洗照片差不多 。利用光刻机发出的光,通过带有图形的掩膜,对涂有光刻胶的薄片进行曝光,看到光后光刻胶的性质会发生变化,从而可以将掩膜上的图形复制到薄片上,使薄片具有电子电路图的功能 。这就是光刻的作用,类似相机摄影 。相机拍摄的照片印在底片上,但电路图和其他电子元件是用光刻法蚀刻的,而不是照片 。听起来真的很简单,但实际上,制作光刻机的技术难度极大 。
镜头:镜头是光刻机的核心部分 。不是普通的镜头,可以达到2米的高度,1米的直径,甚至更大 。光刻机的整个曝光光学系统由几十个大锅底的镜片串联而成,其光学部分的精度控制在几个纳米以内 。目前光刻机中最厉害的镜头是老牌光学仪器公司蔡司,ASML用的是自己的镜头 。光源:光源是光刻机的核心之一,光刻机的工艺能力首先取决于其光源的波长 。
光刻机最早的光源是汞灯产生的紫外光(UV),对应的分辨率大约在200nm以上 。随后,工业界采用了准分子激光深紫外光源(DUV) 。波长进一步减小到193nm 。为了进一步提高光源的分辨率,工程师们发明了沉浸技术 。所谓浸没技术,就是将透镜和硅片之间的空空间浸没在液体中 。因为液体的折射率大于1,激光的实际波长会大大减小 。目前主流使用的纯净水折射率为1.44,所以浸没技术实际等效波长为193nm/1.44=134nm 。因此,该技术实现了更高的分辨率 。
之后,工业界开始使用极紫外光(EUV)来进一步提供更短波长的光源 。目前主要的方法是将准分子激光照射在tin等靶材上激发13.5nm光子作为光刻机光源 。目前各大代工厂7nm以下最先进的工艺都在使用EUV光刻机,其中三星在7nm节点已经采用 。目前,只有荷兰的ASML可以提供EUV光刻机进行量产 。
工艺节点是反映集成电路工艺水平的最直接的参数 。目前主流的节点有0.35um、0.25um、0.18um、90nm、65nm、40nm、28nm、20nm、16/14nm、10nm、7nm等 。
在28nm的节点之前,节点值一般是指MOS管的最小栅长,第二金属层(M2)的最小间距也可以作为节点指标 。每个节点的大小基本上与晶体管的长度和宽度成正比,每个节点基本上是前一个节点的0.7倍 。这样,由于0.7X0.7=0.49,每一代工艺节点的晶体管面积都比上一代缩小了一半左右,也就是说单位面积的晶体管数量增加了一倍 。这也是著名的摩尔定律的基础 。一般来说,大约18~24个月,过程节点会发展一代 。
但是经过28nm的工艺,节点数就变得有点混乱了 。有些代工厂为了商业宣传,可能会故意用一些图案的特征尺寸来表示工艺节点 。他们通常使用最密集周期模式的半节距长度作为过程节点的值 。这样,虽然工艺节点的发展还在按照0.7倍的规律前进,但实际上晶体管面积和电性能的提升远远落后于节点值的变化 。更麻烦的是,不同代工厂的工艺节点转换方式不同,导致很多理解上的混乱 。根据英特尔的数据,他们20nm工艺的实际性能相当于三星的14nm工艺和TSMC的16nm工艺 。
它是光刻机芯片行业最重要的设备 。可以说没有光刻机就没有芯片 。我们国家也在R&D的过程中,现在已经取得了一些成绩 。从目前R&D的速度和状态来看,我们也应该相信,即使是外部的技术封锁,我们自己的努力也能克服这个困难!
【光刻机是哪个国家生产的?到底干什么用的?】

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