一分鐘看懂芯片制造全過程

時(shí)間：2021-11-08 16:07:51

關(guān)鍵字：芯片制造

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[導(dǎo)讀]作為芯片生產(chǎn)過程中最關(guān)鍵設(shè)備的光刻機(jī)，有著極高的技術(shù)壁壘，有“半導(dǎo)體工業(yè)皇冠上的明珠”之稱，代表著人類文明的智慧結(jié)晶。在芯片這樣一個(gè)爭(zhēng)分奪秒的行業(yè)里，時(shí)間就是金錢。據(jù)ASML官方介紹，ASML也一直在追求光刻機(jī)極致的速度，目前最先進(jìn)的DUV光刻機(jī)，每小時(shí)可以完成300片晶圓的光刻...

作為芯片生產(chǎn)過程中最關(guān)鍵設(shè)備的光刻機(jī)，有著極高的技術(shù)壁壘，有“半導(dǎo)體工業(yè)皇冠上的明珠”之稱，代表著人類文明的智慧結(jié)晶。在芯片這樣一個(gè)爭(zhēng)分奪秒的行業(yè)里，時(shí)間就是金錢。據(jù)ASML官方介紹，ASML也一直在追求光刻機(jī)極致的速度，目前最先進(jìn)的DUV光刻機(jī)，每小時(shí)可以完成300片晶圓的光刻生產(chǎn)。換算一下，完成一整片晶圓只需要12秒，這還得扣除掉晶圓交換和定位的時(shí)間，實(shí)際光刻時(shí)間要更短。而一片晶圓的光刻過程，需要在晶圓上近100個(gè)不同的位置成像電路圖案，所以完成1個(gè)影像單元（Field）的曝光成像也就約0.1秒。要實(shí)現(xiàn)這個(gè)成像速度，晶圓平臺(tái)在以高達(dá)7g的加速度高速移動(dòng)。F1賽車從0到100km/h加速約需要2.5秒，而晶圓平臺(tái)的7g加速度，若從0加速到100km/h只要約0.4秒。DUV是深紫外線，EUV是極深紫外線。從制程工藝來看，DUV只能用于生產(chǎn)7nm及以上制程芯片。而只有EUV能滿足7nm晶圓制造，并且還可以向5nm、3nm繼續(xù)延伸。一分鐘看懂芯片制造全過程↓↓↓芯片制造是一層層向上疊加的，最高可達(dá)上百次疊加。每一次的疊加，都必須和前一次完美重疊，重疊誤差要求是1~2納米。而晶圓從傳送模組放置在晶圓平臺(tái)上，會(huì)產(chǎn)生一定的機(jī)械誤差，而精密機(jī)械的誤差是微米等級(jí)（1微米=1,000納米）。每次曝光之前，必須針對(duì)每片晶圓做精密的量測(cè)，截取到晶圓每一個(gè)區(qū)塊納米等級(jí)的微小誤差。在曝光階段實(shí)時(shí)校正，達(dá)到納米等級(jí)的準(zhǔn)度。光刻機(jī)以極高的加速度進(jìn)行掃描曝光，在不到0.1秒的時(shí)間，又要急停并回頭往反方向掃描，這么大的力量如果不做控制，會(huì)讓整機(jī)產(chǎn)生振動(dòng)，是不可能達(dá)到完美成像的。ASML光刻機(jī)利用所謂的balance mass來吸收平衡晶圓平臺(tái)所施加于機(jī)座的反作用力，使整座機(jī)臺(tái)完全靜止。我們國(guó)產(chǎn)自主研發(fā)也突破了光刻機(jī)設(shè)備上非常多的核心零部件，包括雙工件臺(tái)、物鏡系統(tǒng)、浸沒系統(tǒng)和光源系統(tǒng)等等。雙工件臺(tái)由華卓精科負(fù)責(zé)，上海微電子也能提供整機(jī)裝備，光源系統(tǒng)有望通過中科院的高能同步輻射光源設(shè)備來解決。在國(guó)產(chǎn)光刻機(jī)領(lǐng)域，先是中科院的高能同步輻射光源設(shè)備，然后是中科科美的兩大鍍膜裝置，分別可以解決國(guó)產(chǎn)光刻機(jī)在光源以及光學(xué)鏡頭的需求。由中科院高能物理研究所參與承建的高能同步輻射光源設(shè)備，已經(jīng)實(shí)現(xiàn)安裝。這項(xiàng)高能同步輻射光源也被央視公開“點(diǎn)名”，用了較長(zhǎng)篇幅進(jìn)行報(bào)道。中科科美分別研制了直線式勞埃透鏡鍍膜裝置和納米聚焦鏡鍍膜裝置。這兩項(xiàng)裝置主要面向光刻機(jī)的鏡頭配備，有了這些鍍膜裝置，可以很大程度提高國(guó)產(chǎn)光刻機(jī)在光學(xué)鏡頭上的水準(zhǔn)。雖然我們制造出整臺(tái)EUV光刻機(jī)還有一段距離，但是隨著每一項(xiàng)技術(shù)的進(jìn)步，都在奠定國(guó)產(chǎn)光刻機(jī)的未來，加速國(guó)產(chǎn)光刻機(jī)的發(fā)展。而且推動(dòng)了國(guó)產(chǎn)光刻機(jī)從成熟工藝到高端工藝的邁進(jìn)。一旦成功掌握，中國(guó)可能會(huì)生產(chǎn)出更便宜，成本更低的光刻機(jī)設(shè)備。事實(shí)證明，外界的限制因素只會(huì)讓國(guó)產(chǎn)科技發(fā)展得更快，沒有什么力量是可以阻止國(guó)產(chǎn)科技崛起的。對(duì)國(guó)產(chǎn)光刻機(jī)你有什么看法呢？END