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存储学堂丨光刻机为何需要上亿元?

日期: 2018-08-03
浏览次数: 37

   之前为大家普及过沙子做成的芯片为何如此昂贵?不仅与其繁琐的制作过程有关更与其制作设备息息相关,完整芯片的制作步骤中有一个光刻流程,而这一程序就需要用到上亿元的光刻机。一台机器就要上亿元,为何需要如此昂贵?下面我们就来了解什么是光刻机以及它的工作原理。

存储学堂丨光刻机为何需要上亿元?

什么是光刻机?

   光刻机是芯片制造的核心设备之一,按照用途分为:用于生产芯片的光刻机;用于封装的光刻机;用于LED制造领域的投影光刻机。而用于生产芯片的光刻机是中国半导体设备制造上的最大短板,只能依靠进口购买高端高科技,2018年一季度厦门企业就从荷兰进口光刻机用于芯片生产设备。

存储学堂丨光刻机为何需要上亿元?

光刻机的工作原理

   下面我们通过光刻机原理图来了解各设备的作用。

存储学堂丨光刻机为何需要上亿元?

   测试台、曝光台:承载硅片的工作台。

   激光台:即光源,核心设备之一。

   光束矫正器:矫正光速入射方向,让激光束尽量平行。

   能量控制台:控制最终照射到硅片上的能量,曝光不足或过足会严重影响成像质量。

   光束形状设置:设置光束为圆形、环形等不同形状,不同光束状态有不同的光学特性。

   遮光器:在不需要曝光的时候,阻止光束照射到硅片。

   能量探测器:检测光束最终入射能量是否符合曝光要求,并反馈给能量控制器进行调整。

   掩膜版:承载掩膜版运动的设备,运动控制精度是nm级。

   物镜:补偿光学误差,并将线路图等比缩小。

   硅片:晶圆制成的圆片。

   内部封闭框架、减压器:隔离工作台与外部环境,保持水平,减少外界干扰。


   在加工芯片的过程中,光机通过一系列的光源能量、形状控制手段,将光束投射过画着线路图的掩模,经物镜补偿各种光学误差,将线路图成比例缩小后映射在硅片上,然后使用化学方法显影,得到刻在硅片上的线路图。一般光刻工艺要经历硅片表面清洗烘干、涂底、旋涂光刻胶、软烘、显影、硬烘、激光刻蚀等工序。经过一次光刻的芯片可以继续涂胶、曝光。越复杂的芯片、线路图的层数越多,曝光控制过程也需更精密。

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光刻机的现状

   目前,荷兰ASML是光刻机领域的老大,占据80%的市场份额,垄断了高端光刻机市场,最先进的EUV光刻机也得依赖ASML生产,而中国目前技术领先的光刻机生厂商只能生产用来加工的90nm芯片的光刻机,技术相差甚远,因此想拥有高端的光刻机只能依赖于进口,这也是光刻机如此昂贵的原因。因此想减少成本,加强中国半导体行业发展,还得从源头解决,开发出高端的设备,才能更好的制造芯片,从而构成器件,才能改变现状

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