光刻厂的新闻传播几天了,我咋感觉没有什么光刻业内的人士来解答呀。我来晃一晃半桶水。
光刻机的难点,不仅在于光源。同步辐射技术诞生很多年了,能产生各种波段的光,学界产业界都熟知。但是它没被选为造芯片的商用技术是有原因的。
现在商用的光刻机都是缩图曝光的。首先要把集成电路图案做成掩膜版,然后在曝光过程中把掩膜版上的图形缩小投射在晶圆上。EUV光刻机的波长是13.5nm,之所以能用于7nm以下节点(虽然不代表分辨率真的是7nm以下),就是因为光刻机能把光线进一步汇聚,类似照相机的镜头一样。在EUV以前,和照相机一样用透镜汇聚光线;到EUV,因为短波长光线透射介质的损耗太大,改用反射镜汇聚是光线,光路环境还需要抽真空。光刻机本身是工业技术在精度上的极致,可想而知,要造光刻机的镜片需要高超的技术。
另外一个难点工件台,就是托着晶圆跑的运动平台。光刻机的“原料”是晶圆,一片晶圆上能做好多份芯片图形。但光源和掩膜版就一份,怎么办呢?就需要工件台在完成一次曝光后挪动位置,让下一块晶圆区域接受曝光。同样可以想象,光刻机对工件台也有极高的精度要求。
光源、镜片、工件台,是光刻机的三大核心技术。但要实现极致的曝光精度,把这3项技术分别做好还不够,要把它们同时做到最好,此外还需要一系列的外围技术支撑。所以,即使我们在同步辐射光源方面取得突破,离做出可用的光刻机也还很遥远。而且,光刻机这么复杂的系统,某一环节如果大改,需要许多环节配合改造才能投入使用,无论从技术还是商用来看都有巨大的风险。
前面提到现在商用的光刻技术是缩图曝光的,那么能不能不缩图,1:1曝光,抛弃镜片呢?理论上可以,而且30年前就有人想到了,例如X射线光刻技术。但是,这种技术首先会带来掩膜版成本上升(精度要求提高了),其次,可以说这种技术的每一个环节都与当时的光刻机技术不同,大家显然更愿意在现有技术路线上改造,毕竟半导体领域的技术革新每次都要消耗大量成本,而且等不了你把一堆难题一一攻关下来。有句话是这么说的:在半导体领域,进化胜过革命。
所以,光刻厂这概念,现在把它看作一种实验室技术就行了,看不到投入产业实用的希望。