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光刻厂是绕开了光刻机什么难点?

宅禅真人
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我理解“光刻厂“指的就是SSMB-EUV这条路线,那么答案很简单:解决了EUV光源问题。

ASML的EUV光源是LPP-EUV(激光等离子体)路线,简单来说就是通过一台功率大于20 kW的CO2气体激光器轰击液态锡形成等离子体, 从而产生 13.5 nm的EUV光。最新的先进制程,也基本都依赖于EUV光刻技术。

这条路线目前只有ASML掌握(ASML也是目前全球唯一能出货EUV光刻机的厂商),主要是EUV光的生成过程太过复杂。需要通过CO2激光轰击液态锡两次,并且需要对液态锡微粒的产生、时间间隔和对准等进行非常夸张的精度控制。而且,由于EUV光线经过任何透镜时都会极大衰退,为了让光源产生的极紫外光能够顺利进行光刻,还需要进行非常复杂的物镜(通常是多个反射镜)系统设计以及精度及其变态的镜面加工。

诚然,EUV光源是光刻机的一个难点,并且随着制程的持续推进,EUV光源的功率开始成为瓶颈。但且不论SSMB-EUV路线还没有进入验证,即使SSMB-EUV路线真的实现了稳定可控的EUV光源,光刻机也仍然有非常多的问题没有解决。

物镜系统的设计和加工自然是一方面,国内目前进展最快的应当是长光所,而且近几年国产光学的加工精度也有了长足的提高,但是否达到了光刻机的要求仍然存疑。

另外在运动控制系统上同样困难重重。光刻机作为全球半导体产业链分工的结晶,决不仅仅是ASML一家之功。EUV光刻机的光源来自美国Cymer(后来被ASML收购),物镜来自德国蔡司,而ASML自己作为整机厂,除了产品整合know-how外,最核心的就是运动控制系统了。

光刻机的结构里,光源相对固定,主要通过磁悬浮工件台的移动来实现光刻工艺。ASML的双工件台(两个工件台同时工作,一个光刻一个预对准,吞吐量翻倍)能够实现相对高速的情况下的纳米级控制精度,同样不是一个可以轻易达到的指标。

当然,国内半导体产业链过去几年高速发展,在光刻机的每个重要子系统环节都有进步,但即使如此SMEE的光刻机整机也仍然停留在SSA600系列(最高做到90nm工艺制程),最高工艺节点到28nm的SSA80系列最快也只有到年底才能实现出货。

所以说,SSMB的确是EUV光源的一种潜在路径,而且相比现行LPP方案,在功率以及向更前沿的制程演进上或许更有优势。

但还是开头那句话,即使解决了光源问题,国产光刻机也仍然有很长的路要走。

甚至退一万步说,即使光刻机问题解决了,也不意味着我们就真的完全自主可控。不需要那么先进制程的YMTC,也仍然被其他关键设备卡了脖子。

道阻且长,任重道远。

发布于 2023-09-18 13:04・IP 属地江苏
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